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프롤로그 아래에서 위로 향하는 반도체 여정1장 무어의 시대01. 소프트웨어와 컴퓨터소프트웨어, 인간의 꿈컴퓨터, 꿈을 이루는 도구02. 인류의 축복, 트랜지스터와 컴퓨터컴퓨터 부품의 벽돌: 트랜지스터반도체 제조의 두 축복: 무어와 데너드최초의 승자들: CPU, D램, 낸드 플래시03. 반도체 만들기반도체 설계반도체 제조(전공정)반도체 패키징(후공정)다양한 반도체 사업 모델2장 미세화의 진척과 반도체 제조의 고민01. 노광 잔혹사: 패턴 그리기의 어려움간략한 노광의 역사EUV의 등장과 제조 회사의 어려움새 광원이 없는 미래: 하이-NA02. 데너드여 안녕: 작게 그려도 잘 동작하지 않는 반도체트랜지스터 동작 자세히 보기양자 효과와 누설전류3장 아래층에서 위층까지: 전공정의 문제 극복하기01. 전공정의 미세화 방식소자층 기술 사용처 요약일회용 밀도 부스터, 밀도와 성능02. 소자층의 문제: 작은 트랜지스터 만들기게이트를 강화하는 고품질 물질: High-k Metal Gate채널 유효 폭 넓히기: 핀펫, 게이트 올 어라운드(나노시트)D램 채널의 유효 거리 넓히기: Recessed ChannelD램 미세화의 한계와 소자 적층: 수직 채널(Vertical Channel)단위 저장소의 3차원화: 3D낸드와 3D D램03. 금속배선의 문제: 소자와 소자 연결하기미세화가 금속배선에 일으키는 문제새로운 배선 소재: 알루미늄, 구리, 그다음미시 세계의 땜납: 컨택얇은 절연막으로 전류 막기: 로우-k웨이퍼의 뒷면까지: 후면전력공급(BSPDN)04. 개선되지 않는 소자로 반도체 만들기: 설계와 미세화미세화와 데이터 결함: 오류정정부호미세화로 발생하는 물리적 보안 취약점: 로우해머설계 회사가 함께하는 제조: DTCO고밀도 제조와 고성능 제조의 완충재: 캐시 메모리차를 빠르게 할 수 없다면 차선을 넓게: GDDR과 HBM4장 전공정 바깥 세상의 전쟁: 패키징01. 새로운 패키징의 등장패키징 용어와 의미패키징을 바라보는 관점: 공간 활용과 배선 효율성패키징 황금기의 1등 공신: 모바일02. 패키징 요소기술의 발전배선 거리 좁히기: 와이어 본딩에서 플립칩까지배선 밀도 높이기: 더 나은 패키지 기판을 향하여부품 결합하기: 리드프레임(핀), 볼, 범프전공정과 패키징 사이: 재배선층여러 칩 함께 사용하기: 다이 스태킹과 PoP생산성 향상과 패키지 크기: 웨이퍼 레벨 패키징, 팬인, 팬아웃03. 다양한 패키징 예시간단한 아이디어를 통한 큰 개선: 플립 칩과 CPU상호작용이 큰 두 칩 결합: 멀티 칩 패키징가격 효율이 높은 다중 칩 패키징: 와이어 본딩과 다이 스태킹두께와의 싸움: 모바일 AP와 패키지 온 패키지모바일 메모리의 새로운 패키징: 수직 팬아웃(VFO: Vertical Fan Out)과 수직 구리 기둥 스택(VCS: Vertical Cu-Post Stack)5장 바깥세상으로 나오는 전공정: 3차원, 2.5차원 패키징01. 전공정 기술과 함께첨단 패키징 용어와 의미공정 미세화의 한계와 패키징02. 3차원, 2.5차원 패키징의 주요 요소 기술전공정 기술로 구현하는 와이어 본딩: TSV볼과 범프의 최종 진화: 하이브리드 본딩기판을 대체하는 웨이퍼: 실리콘 인터포저기판과 실리콘 인터포저의 장점만: 실리콘 브리지03. 다양한 3차원 패키징 제품 예시제조 효율 높이기: 낸드 플래시와 칩 3차원 적층패키징을 통한 신규 제품: AMD의 3D V-Cache공간 절약과 고밀도 연결을 위한 연결: HBM액티브 인터포저 + 패키징 종합세트: 레이크필드04. 다양한 2.5차원 패키징 제품 예시2.5차원 패키징으로 만든 가속기: NVIDIA A100CPU를 결합한 인공지능 가속기: AMD MI300A가성비 패키징의 한계: 인텔 사파이어 라피즈6장 패키지 밖으로: 전용 반도체, 새로운 개념01. GPU, NPU, TPU: 역할과 구현02. CXL: 새로운 표준을 통한 개선03. PIM: 컴퓨터의 정의를 바꾸려는 메모리7장 시점을 바꿔: 사용자가 보는 반도체01. 모바일이 일으킨 저전력, 고밀도 유행02. 인공신경망으로 인한 고성능 반도체 격변결론01. 미세화의 어려움: 1회용 부스터, 3차원화02. 공장을 벗어나는 반도체 산업
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모바일 혁명과 인공지능 시대, 미세화 한계에서 인공지능 등장까지 위기를 넘어 진화하는 반도체 기술들매일매일 우리를 놀라게 하는 모바일과 인공지능의 발전 뒤에는 매해 더 높은 용량과 빠른 성능을 제공해 온 반도체가 있었다. 그리고 반도체가 이렇게 IT 발전을 뒷받침할 수 있었던 것은, ‘반도체 칩에 집적되는 트랜지스터 수가 약 2년마다 두 배로 늘어난다’는 무어의 법칙과 ‘트랜지스터의 크기가 줄어들면, 전력소모도 비례해서 줄어든다’는 데너드 스케일링 덕분이었다. 이 두개의 원리는 ‘더 작고, 더 빠르고, 전력 소모는 더 작은’ 반도체의 경쟁력을 지탱하는 축이었다.하지만 모바일과 인공지능 발전이 가속화되면서 반도체의 크기는 더 작아져야 하고, 속도는 더 빨라져야 하며, 전력 소모는 더 적어야 했다. 문제는 그동안 반도체의 경쟁력을 지탱해 온 무어의 법칙과 데너드 스케일링이 더 이상 잘 작동하지 않는다는 점이다. 반도체는 이 위기를 어떻게 극복할 수 있을까? 이제 반도체는 기존과는 차원이 다른 혁신이 필요하다. 반도체 소자를 더욱 미세하게 만드는 제조 공정의 혁신을 계속해 나감과 동시에 제조된 칩 여러 개를 차원 적층하는 첨단 패키징, CXL과 PIM 같은 새로운 표준, 더 나아가 소프트웨어 개발과 플랫폼 기업과의 협업까지, 기존에 하지 않던 새로운 시도가 요구되고 있다. 독자들은 이 책을 통해서 컴퓨터 탄생부터 모바일, 인공지능까지 IT 기술이 발전하는 과정에서 발생해 온 반도체 미세화의 어려움이 무엇이었고, 이를 어떤 수준에서 극복하려고 했는지를 이해하게 될 것이다. 그리고 GPU, HBM, NPU, CXL, GAA, PIM 등 매해 범람하고 있는 수많은 반도체 기술과 용어의 등장 배경과 각 용어가 가진 진짜 의미를 이해하고,이들의 등장 배경을 제대로 이해하게 될 것이다. 더불어 IT 혁신과 반도체 신기술을 함께 바라보는 안목도 갖게 될 것이다. 모바일과 인공지능 혁명이 더욱 가속화되고 있는 시점에, 반도체 산업의 본질을 이해하고 기회를 찾고 싶은 독자들에게 이 책을 추천한다.
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