반도체 산업(7)

파운드리

파운드리는 다른 회사가 설계한 반도체를 대신 생산해주는 회사다. 대표적으로 TSMC, 삼성전자와 같은 회사가 있다.

생산을 맡기는 이유

반도체 공장은 엄청 비싸고 운영이 어렵기 때문이다. 팹리스가 직접 생산을 하려면 반도체 공장과 노광장비, 식각, 증착, 검사장비와 고순도의 소재, 그리고 많은 엔지니어가 필요하다. 또한 공장을 한번 지었다고 끝나는 것도 아니다. 계속 capex를 투자해야한다.

파운드리는 단순히 생산하는게 아니다

실제 반도체 제조는 엄청 어려운 기술이다. 팹리스가 이런 회로를 만들고 싶다고 요청을 하면 파운드리는 이를 어떻게 실제로 구현할지를 책임진다. 즉 파운드리의 핵심 기술은 공정 기술이다.

공정 기술

반도체 뉴스에는 7nm, 5nm등과 같은 말들이 많이 나온다. 이게 흔히 말하는 공정 노드다.

옛날에는 이 숫자가 트랜지스터의 실제 특정 길이와 직접적인 관계가 있었지만 현대에는 공정 세대를 나타내는 이름에 더 가까워졌다. 그리고 숫자가 작아질 수록 더 미세하고 발전된 공정 세대라고 생각하면 된다.

더 미세하게 만들면 같은 면적 안에 더 많은 트랜지스터를 넣을 수 있다. 그러면 더 복잡한 계산을 수행할 수 있거나 성능/전력 효율을 개선할 수 있게된다.

수율

파운드리에서는 수율이 중요하다. 웨이퍼 하나로 칩 100개를 만들었을 때 수율이 90%면 정상품이 90개라는 의미이다. 수율이 높으면 원가가 낮아지고 생산량이 높아지며 안정적인 공급이 가능해진다.

웨이퍼

파운드리는 웨이퍼 전체를 공정에 넣어서 반도체를 만든다. 웨이퍼 위에는 같은 칩이 여러개 반복해서 만들어진다. 웨이퍼 안에 수만은 칩이 들어있고 이 개별 칩 영역을 다이라고 한다. 공정이 끝나면 웨이퍼를 잘라 각각의 다이로 분리한다.

고객과 파운드리는 함계 설계한다

현실에서는 팹리스가 설계를 완료해서 바로 파운드리에 넘기는게 아니다. 처음부터 이 칩을 특정 파운드리의 특정 공정에서 만들겠다고 정하고 설계를 진행하는 경우가 많다. 왜냐면 각 파운드리의 공정마다 회로의 규칙, 트랜지스터 특성 등이 다르기 때문이다. 그래서 파운드리는 고객에게 PDK라는 정보를 제공한다.

PDK

Process Design Kit의 약자로 우리 회사의 파운드리 공정에서 칩을 설계하려면 이런 규칙을 따라야 합니다. 와 같은 설계 가이드 패키지다. 회로 간격은 어느정도여야하는지, 어떤 트랜지스터를 사용할 수 있는지 등을 제공한다. 팹리스와 EDA 업체는 이를 가지고 칩을 설계한다.