초기재료

게르마늄이 실리콘보다 먼저 트랜지스터에서 구현됬는데 게르마늄보다 더 쉽게 제작되고 화학적인 안전성이 뛰어남은 물론 밴드갭이 커서 더 높은 온도에서도 작동한다는 이점 때문에 쭉 실리콘이 쓰이게 되었어


재료

MOSFET은 크게 N-채널 MOSFET인 Nmos와 P-채널 MOSFET인 PMOS로 나뉘어

원래 N-채널과 P-채널 모두 실리콘을 사용했어

하지만 공정이 미세화되면서 이동도 감소가 심해져 채널재료를 기존 실리콘에서 실리콘-게르마늄이나 게르마늄으로 변경할 수밖에 없어졌어 (특히 NMOS보다 PMOS가 이동도 감소 문제가 심해)

그래서 삼성의 라이벌인 TSMC는 5nm 공정에서 실리콘-게르마늄을 최초로 사용한다고 발표했어 (P-채널에만 사용)

3nm 공정에서 삼성은 GAA FET이라는 차세대 공정기술로 전환하는데 비해 TSMC는 기존 기술인 FinFET을 유지할 예정이라 3nm공정에서 P-채널에 게르마늄을 사용할 가능성이 있어 (게르마늄을 사용하는게 FinFET을 3nm까지 유지시키는 방법 중 하나야)




2차원 물질

실리콘 대신 실리콘-게르마늄이나 게르마늄을 사용한다고 해서 예전에 공정을 축소할 때마다 얻었던 성능 향상폭은 더이상 기대하기 어려워

결국 획기적인 무언가가 필요한데

지금 한참 연구되고 있는게 2차원 물질을 사용하는 방안이야 (그래핀이나 이황화몰리브덴, 흑린 같은 거)

그래핀은 신의 물질이라고 많이 들어 봤을 텐데 아쉽게도 그래핀은 박막소재로 응용 가능한 전자소자가 한계야

밴드갭이 열리고 로직소자로 사용할 수 있는 몇몇 2차원 물질들도 상용공정에 사용할 수 없을 정도로 불안정한 상태야

설령 모든 조건을 만족하는 2차원 물질을 찾더라도 웨이퍼 위에서 균일하게 만드는 기술이 필요한데 이게 매우 어려워

하지만 모든 문제를 해결한다면 강력한 경쟁력을 갖게 될 거야

그렇기에 TSMC는 알맞은 2차원 물질을 찾고 있다 하였고 작년 12월 인텔도 IEDM 기조연설에서 2차원 물질을 사용하여 퀀텀점프 한다더라