‘생각하는’ 역할을 담당하는 반도체를 디지털 반도체라고 부릅니다. 컴퓨터는 사람의 두뇌를 지원하는 기계입니다. 예를 들어 복잡한 계산을 하거나, 많은 정보를 기록하지요. AI(인공지능)도 컴퓨터라는 박스에 들어가 있는 반도체에 의해 작동합니다. 이렇게 계산을 하고, 기억하는 것이 디지털 반도체의 중요한 역할입니다. CPU나 마이크로컴퓨터 또는 프로세서라는 단어를 들어본 적이 있나요? 이들은 반도체의 ‘생각하는’ 기능을 활용한 제품입니다. 또한 ‘기억하는’ 기능을 사용한 제품을 ‘메모리’라고 부릅니다. 예를 들어 기계를 사람으로 비유하면, 반도체는 두뇌와 신경의 역할을 수행합니다.
--- p.13, 「Prologue 반도체의 세계」중에서

반도체를 제조하는 공정은 크게 세 부분으로 나눌 수 있습니다. 첫 단계는 설계 공정인데, 이 단계에서는 어떤 기능을 가진 반도체를 제조할 것인지 컴퓨터로 설계합니다. 이 설계 과정에는 전용 EDA(Electronic Design Automation)라고 불리는 소프트웨어를 사용합니다. 이 소프트웨어에는 매우 고도의 기술이 적용되었기 때문에 고가의 사용료를 지불해야 하지요. 그다음은 전공정 단계입니다. 이 단계에서는 둥근 실리콘 웨이퍼 판 위에 설계한 회로의 패턴을 만들어 넣습니다. 사진 기술을 응용한 포토 리소그래피라는 기술이 적용되며, 최신 제품인 경우에는 10nm(1mm의 10만 분의 1)라는 매우 작은 구조로 제작합니다. 반도체의 회로 패턴은 인간이 만든 구조물 중에서 가장 미세한 것이라고 할 수 있습니다. 마지막은 후공정 단계입니다. 이 단계에서는 실리콘 웨이퍼상의 IC칩을 분할해서 패키지라고 하는 부품에 조립합니다.
--- p.15~16, 「Prologue 반도체의 세계」중에서

금속 바늘에서 광석 방향으로는 전류가 흐르기 쉽지만, 반대로 광석에서 금속 바늘 방향으로는 전류가 흐르기 어렵다(그림 1-1 (b))는 성질이 있습니다. 이 성질을 가리켜 정류 특성이라고 하는데, 이것은 반도체의 특징 중 하나입니다. 정류 특성에서 전류가 흐르기 쉬운 방향을 순방향, 전류가 흐르기 어려운 방향을 역방향이라고 합니다. 다시 말해 순방향은 전기 저항이 낮고, 역방향은 높습니다.
--- p.20, 「Chapter 1 반도체란 무엇인가」중에서

플레이너 기술은 반도체 역사상 획기적인 기술로, 기판 한 장 위에 여러 트랜지스터를 동시에 제작할 수 있다는 특징이 있습니다. 합금형이나 성장형 접합 트랜지스터의 경우 각각을 수작업으로 제작했다는 것과 비교해 보면 커다란 차이가 느껴집니다. 이를 통해 트랜지스터의 양산 기술이 확립되었습니다. 게다가 이 제조법은 실리콘 표면에 형성되는 pn 접합의 경계 부분을 산화막으로 덮는 구조입니다. 그러므로 수분이나 오염물질의 외부 침투를 막을 수 있기 때문에 신뢰성이 크게 향상되었습니다.
--- p.83, 「Chapter 2 트랜지스터 제작법」중에서

일반적인 pn 접합 다이오드의 경우에는 전류가 거의 흐르지 않는 300mV 이하 영역에서도 전류가 흐르는 이유가 여기에 있습니다. 전압을 어느 정도 더 높이면, 이번에는 n형에서 p형 영역으로 흘러 들어가려고 하는 전자 에너지가 일반적인 다이오드와 같은 상태가 되어 음저항이 사라지게 됩니다. 에사키가 이것을 발견했을 당시에 일본에서는 별다른 반응이 없었습니다. 그러나 이듬해인 1958년 에사키의 논문이 세계적인 학회지 〈피지컬 리뷰(Physical Review)〉에 게재되면서 평가가 완전히 달라졌습니다. 게다가 그해 6월에 벨기에 브뤼셀에서 열린 학회에서 윌리엄 쇼클리가 이 논문을 언급하며 크게 칭찬했습니다. 이를 계기로 터널 다이오드는 순식간에 유명해졌고, 발명한 사람의 이름을 따서 ‘에사키 다이오드’라고 부르기도 했습니다.
--- p.103~104, 「Chapter 2 트랜지스터 제작법」중에서

페어차일드는 플레이너 기술과, 이를 바탕으로 한 IC 기술을 통해 급성장을 이뤘습니다. 그러나 이 또한 오래가지 못했고, 1960년대 후반에 하강선을 그리고 적자를 기록했습니다. 페어차일드는 경영 실패와 더불어 사내 조직에도 문제점을 안고 있었습니다. 이에 정이 떨어진 노이스는 퇴사하여 새로운 회사를 세울 계획을 세웠습니다. 무어나 글로브도 노이스에게 동조해 페어차일드를 그만두었고, 이들 세 명이 중심이 되어 1968년에 인텔을 창업했습니다. 인텔(Intel)이란 ‘Integrated Electronics’를 줄인 말입니다.페어차일드는 플레이너 기술과, 이를 바탕으로 한 IC 기술을 통해 급성장을 이뤘습니다. 그러나 이 또한 오래가지 못했고, 1960년대 후반에 하강선을 그리고 적자를 기록했습니다. 페어차일드는 경영 실패와 더불어 사내 조직에도 문제점을 안고 있었습니다. 이에 정이 떨어진 노이스는 퇴사하여 새로운 회사를 세울 계획을 세웠습니다. 무어나 글로브도 노이스에게 동조해 페어차일드를 그만두었고, 이들 세 명이 중심이 되어 1968년에 인텔을 창업했습니다. 인텔(Intel)이란 ‘Integrated Electronics’를 줄인 말입니다.
--- p.137, 「Chapter 3 계산하는 반도체」중에서

클린 룸의 청정도를 나타내기 위해서는 청정도 등급이라는 지표를 사용합니다. 공업용 클린 룸의 청정도는 ISO 규격으로 정해져 있습니다. 이 규격에 따르면 청정도 등급은 1m3의 공기 중에 포함된 0.1μm 이상의 입자(먼지) 수로 나타냅니다. 표 4-A는 그 일부분으로, LSI를 제조할 때는 가장 높은 등급인 ISO1, 다시 말해 입자의 지름이 0.1μm인 먼지가 1m³ 중에 10개 이하인 클린 룸을 사용합니다. 실제로 반도체를 제조할 때는 청정도가 더 높은 클린 룸을 사용하는 경우도 있다고 합니다. ‘1m³ 중에 지름 0.1μm의 먼지가 10개’라는 문구만 보면 0.1μm는 눈에 보이지 않기 때문에 어느 정도의 청정도인지 쉽게 연상되지 않을 것입니다. 적절한 예가 될지 모르겠지만, 일본의 도쿄 돔(부피 124만 m³) 8만 개에 해당하는 공간 안에 은단이 한 알 있는 정도의 청정도라고 표현하면 어느 정도 상상이 될까요.
--- p.172, 「Chapter 4 기억하는 반도체」중에서

레이저(Laser)란 코히런트 광이라고 하는 ‘또렷한’ 빛을 쏠 수 있는 장치입니다. 여기서 말하는 ‘또렷함’이란 위상이 정렬되어 있다는 것을 의미합니다. LED를 사용하면 단일 파장의 빛, 소위 말하는 단색광을 낼 수 있지만, 그림 5-16 (a)에서 보는 것처럼 위상이 정렬되어 있지는 않습니다. 이에 비해, 코히런트 광은 그림 5-16 (b)에서 보듯 파장뿐만 아니라 위상도 하나로 정렬된 빛입니다. 레이저는 코히런트 광을 발생시킬 수 있는 장치입니다.
--- p.194, 「Chapter 5 빛·무선·파워 반도체」중에서

이미지 센서는 빛을 전기 신호로 변환하는 반도체로, 스마트폰이나 디지털카메라의 눈으로 사용되고 있습니다. 이미지 센서는 그림 5-23에서 보는 것처럼 마이크로 렌즈, 컬러 필터, 포토다이오드로 구성되어 있습니다. 입사광을 마이크로 렌즈에 집광시킨 후 컬러 필터를 통과시켜 삼원색으로 분해한 다음, 광량을 검출하는 포토다이오드로 검출합니다포토다이오드는 광량을 전기 신호(전하)로 변환하고, 이 전하를 축적합니다. 단, 빛을 식별하는 것이 불가능하고 빛의 세기만 인식할 수 있습니다. 그러므로 빛을 표현하기 위해서는 컬러 필터를 사용해 빛의 삼원색으로 분해한 다음, 각 원색의 광량을 검출해서 빛의 정보를 얻는 것입니다.