PDK는 2026년 1분기에 출시될 예정입니다.
라피더스(Rapidus)는 지난 금요일, 일본 IIM-1 시설에서 2nm 게이트-올-어라운드(GAA) 트랜지스터 구조를 갖는 테스트 웨이퍼 프로토타이핑을 시작했다고 발표했다. 회사는 초기 테스트 웨이퍼가 이미 예상 전기적 특성을 달성하고 있음을 확인했으며, 이는 회사의 팹 장비가 계획대로 작동하고 공정 기술 개발이 순조롭게 진행되고 있음을 의미한다.
테스트 웨이퍼가 팹 위를 이동하다
프로토타이핑은 새로운 기술로 제작된 초기 테스트 회로가 안정적이고 효율적이며 성능 목표를 충족하는지 검증하는 반도체 생산의 중요한 이정표이다.
현재 라피더스는 테스트 회로의 전기적 특성—문턱 전압(트랜지스터가 전류를 흘리기 시작하는 전압), 드라이브 전류(켜졌을 때 흘릴 수 있는 전류량), 누설 전류(트랜지스터가 꺼졌을 때 발생하는 원치 않는 전류), 서브스레시홀드 슬로프(장치가 꺼짐에서 켜짐으로 전환되는 가파른 정도)—등의 파라미터를 측정하고 있다. 기타 주요 특성으로는 스위칭 속도, 전력 소비, 커패시턴스가 있다. 라피더스가 구체적인 결과를 공개하지는 않지만, 테스트 웨이퍼가 팹 내부를 오가는 그 사실 자체가 매우 중요하다.
(참고: 라피더스, 2027년 대량 2nm 칩 생산 목표, 생산 능력 4배 증설 — 단 1년 만에 월 25,000 웨이퍼 스타트 규모로 확장 계획)
(참고: 라피더스, 2nm 칩 생산을 위해 일본 정부 및 민간 투자자로부터 17억 달러 확보)
IIM-1 현장은 2023년 9월 건설을 시작한 이래로 급속한 발전을 이루었다. 클린룸은 2024년에 완공되었고, 2025년 6월까지 첨단 DUV 및 EUV 리소그래피 장비를 포함해 200개 이상의 장비를 연결했다. 라피더스는 2024년 12월에 첨단 EUV 장비를 설치했으며, 2025년 4월까지 해당 장비를 이용한 첫 성공적인 노광을 완료했다. 현재 팹은 테스트 웨이퍼를 가동할 만큼 충분히 성숙했으며, 이를 통해 라피더스는 GAA 회로의 전기적 특성을 측정하여 가능한 공정 문제를 식별하고 장비나 제조 단계 설정을 정교화할 수 있다.
모든 공정 단계에 단일 웨이퍼 처리 방식 적용
라피더스는 관련 보도 자료에서 주목할 만한 점으로, IIM-1 팹의 모든 전공정(front-end process) 단계에 '단일 웨이퍼 처리 방식'(배치 단위가 아닌 웨이퍼 하나하나를 개별적으로 다루고, 처리하며, 검사하는 반도체 제조 방법)을 적용할 계획이라고 밝혔다.
현재 인텔(Intel), 삼성(Samsung), TSMC 같은 주요 칩 제조업체들은 반도체 제조 공정에서 배치 공정과 단일 웨이퍼 처리 방식을 혼합하여 사용한다. 단일 웨이퍼 방식은 EUV 및 DUV 패터닝, 플라즈마 에칭, 원자층 증착(ALD), 또는 결함 모니터링과 같이 높은 정밀도가 요구되는 핵심 단계에 사용된다. 반면, 산화(oxidation), 이온 주입(ion implantation), 세정(cleaning), 열처리(annealing)와 같은 다른 공정 단계에서는 웨이퍼를 배치 단위로 처리하는 것이 일반적이다.
라피더스는 산화, 이온 임플란테이션, 패터닝, 증착, 에칭, 세정, 어닐링 등 모든 공정 단계에 단일 웨이퍼 접근 방식을 적용한다. 라피더스에 따르면, 이 방식은 각 공정마다 세밀한 제어가 가능하게 하여 개별 작업에 최적화된 조정이 가능하다는 장점이 있다. 웨이퍼가 독립적으로 처리되므로, 엔지니어는 전체 배치가 완료되기를 기다릴 필요 없이 실시간으로 파라미터를 미세 조정하고, 이상 징후를 조기에 감지하며, 즉시 수정 조치를 취할 수 있다. 또한, 이러한 방법은 기존 제조사들이 사용하는 혼합 방식보다 웨이퍼당 더 많은 고해상도 데이터를 생성하며, 이 데이터는 제조 조건을 모니터링하고 최적화하는 AI 알고리즘의 학습 자료로 활용될 수 있다. 이 AI는 결함 밀도(defect density)를 줄이고 수율(yield)을 높이는 연속 공정 개선(CPI)을 가속화하거나, 성능 변동폭을 줄이는 통계적 공정 제어(SPC)에 활용될 잠재력이 있다. 더 나아가 단일 웨이퍼 공정 시스템은 설정 변경 및 소규모/대규모 생산 전환을 용이하게 하여, 소규모 제조사 고객을 목표로 하는 라피더스에게 중요한 이점을 제공한다.
물론, 이러한 방식은 일부 단점(트레이드오프)도 내포한다. 웨이퍼를 하나씩 처리함에 따라, 장비당 처리량(throughput per tool)이 배치 공정에 비해 낮아져 생산 사이클 시간이 길어지고 생산 비용이 높아질 수 있다. 또한, 필요한 장비 자체가 더 복잡하고 비용이 많이 들며, 모든 단계에서 웨이퍼의 이동을 개별적으로 관리해야 하므로 복잡성이 증가한다.
그럼에도 불구하고, 라미드는 이러한 단점을 상쇄하는 이점이 있다고 믿는다. (이 문장은 원문의 논조를 살리기 위해 추가하였으며, 원문에는 없었으나 논리적 연결고리를 강화함.)