실리콘 웨이퍼에 대해서

실리콘 웨이퍼에 대해서

PC, 스마트폰, 자동차 등 생활을 지탱하는 편리한 부품

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실리콘 웨이퍼란?

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실리콘 웨이퍼는 그 명칭에서 알 수 있는 것처럼 실리콘으로 만들어진 부품입니다.

그 형상은 매우 얇은 원반 모양을 하고 있고, 표면이 엄밀하게 평탄한 점은 실리콘 웨이퍼의 높은 성능과도 크게 관련되어 있습니다.

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반도체 제조에 있어서는, 인쇄 기술이나 촬영 기술을 활용해 실리콘 웨이퍼 내부에 회로를 써 가는 것이 초기 단계의 주된 작업입니다.

전자기기의 성능에는 이 실리콘 웨이퍼 내부에 가능한 많은 회로를 써넣는 것이 중요.따라서 실리콘 웨이퍼 자체의 성능 향상은 모든 전자기기의 성능 향상으로 이어진다고 할 수 있습니다.

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이 실리콘 웨이퍼의 개발·제조 기술은, 실리콘 웨이퍼의 존재가 일반화 된 이후, 급격한 발전을 보였습니다.

그러나, 근래에는 그 기세에도 약간의 그늘이 보이기 시작하고 있어 많은 기업에서는 새로운 집적 기술의 개발이나 설비 투자등이 시급하고 있습니다.

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실리콘 웨이퍼가 사용되는 제품으로는 PC와 스마트폰의 CPU와 메모리, IC칩, 태양광전지, 자동차 등 실로 다양한 것들이 꼽힙니다.

그 때문에, 이러한 제품을 제조하고 있는 메이커에서는, 실리콘 웨이퍼의 새로운 제조 기술의 혁신을 목적으로 한 투자를 실시하고 있는 경우도 있습니다.

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한편, 실리콘 웨이퍼에는, 매우 약하고 약간의 충격이라도 직접 가해지면 곧바로 파손되어 버린다, 라고 하는 단점도. 그 때문에, 실리콘 웨이퍼로부터 제조된 IC칩이나 메모리 등 제품의 강도의 향상을 목적으로 한, 실리콘 웨이퍼 자체의 개량도 향후는 한층 더 중시되어 갈 것으로 예상되고 있습니다.

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실리콘 웨이퍼의 제조방법

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실리콘 웨이퍼의 주원료가 되는 실리콘은 규석이라고 하는 광물로 인해 생성됩니다.

특히 실리콘 웨이퍼에 사용되는 실리콘은, 불순물의 함유량이 지극히 제로에 가까운 고순도의 다결정 실리콘이어야 합니다.

이 다결정 실리콘은 채굴된 규석을 정련하고 정제하여 고순도 석영 도가니 속에서 용해한 후 결정육성기술을 응용하여 결정화시킴으로써 생산됩니다.

이 작업에 의해 작성된 것을 '단결정 잉곳'이라고도 하고, 이것이 실리콘 웨이퍼의 원형이 됩니다.

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실리콘 웨이퍼를 제조하기 위해서는 이 단결정 잉고트를 1밀리 이하의 매우 얇은 상태로 슬라이스함으로써 원반형으로 가공합니다.

그 원반상으로 된 단결정 잉곳(Egot)에 대해 폴리싱이나 에칭 등의 처리를 함으로써 그 표면을 경면화하면 실리콘 웨이퍼는 완성됩니다.

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원래 실리콘 웨이퍼의 형상은 왜 원반 모양인 것입니까?

그것은 제조공정 도중에 생기는 단결정 잉곳(Enot)이 원래 원기둥이기 때문에 그것을 슬라이스하면 필연적으로 원반상이 된다는 것이 그 이유입니다.

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실리콘 웨이퍼의 대구경화

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IC칩등의 제품에 사용되는 반도체는, 실리콘 웨이퍼에 그 근원이 되는 회로를 써넣어, 그것을 분리시키는 것으로 제조됩니다.

그래서 실리콘 웨이퍼 한 장에서 수십 개의 반도체를 제조할 수 있어요.

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이런 점에서 실리콘 웨이퍼 한 장에서 제조할 수 있는 반도체 개수가 많아질수록 그 제조비용을 줄일 수 있다고 할 수 있습니다.

그로 인해, 반도체 메이커 측에 큰 이익이 있을 뿐만 아니라, 반도체 자체의 가격을 내릴 수 있기 때문에, 보다 폭넓은 분야에서 반도체가 사용되게 되는 업계 전체의 이익도 낳습니다.

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이 것으로, 이 업계에서는 실리콘 웨이퍼의 직경을 크게 하는 "대구경화"가 항상 도모되어 왔다고 하는 역사가 있습니다.

실리콘 웨이퍼가 등장한 1960년경 0.75인치 정도였던 지름도, 1980년경에는 6인치, 1990년경에는 8인치까지 커졌고, 2018년 현재에는 12인치가 넘는 것도.이처럼 실리콘웨어 제조기술 진보의 역사는 그 대구경화의 역사이기도 하고, 미래적으로는 15인치 이상까지 지름이 커질 것으로 예상되고 있습니다.

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실리콘 웨이퍼의 세계 시장 점유율

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2008년의 리먼 쇼크는 반도체 업계에도 큰 영향을 미쳤지만, 최근에는 그 기세가 약간 회복되어, 현재는 전 세계에서 많은 반도체 메이커들이 격전을 벌이고 있습니다.

계속해서, 메이커 마다의 실리콘 웨이퍼의 세계 쉐어 톱 3를 소개합니다.

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1위 신에츠 반도체(일본)

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신에츠 화학공업의 자회사인 "신에츠 반도체"는, 실리콘 웨이퍼의 세계 점유율 30%강을 자랑합니다.

그 회사명에서도 알 수 있듯이 반도체 제조에 특화된 업체이며, 많은 투자액에서도 단연 뛰어납니다.

또, 향후도 그 투자액은 더욱 더 증강해 가는 것을 염두에 두고 있는 것부터, 향후도 세계 톱 레벨의 점유율율을 계속 유지하는 것은 틀림없을 것입니다.

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2위 SUMCO(일본)

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미츠비시 머티리얼과 스미토모 금속공업(현 신일 철주금)의 합작회사인 "SUMCO"도 또, 실리콘 웨이퍼의 세계 시장 점유율은 30%미만이 되고 있어 신에츠 반도체와의 차이는 대항하고 있습니다.

SUMCO는 설비투자액의 높이가 특징적인 업체이며, 앞으로도 증산투자를 할 것이 확실하므로 경우에 따라서는 신에쓰 반도체와 순위가 뒤바뀔 수도 있습니다.

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3위 글로벌 웨이퍼즈 (대만)

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실리콘 웨이퍼의 세계 시장 점유율에서 3위에 위치하는 것이, 대만의 "글로벌 웨이퍼"입니다.

그러나, 동사의 세계 시장 점유율은 약 20%로 소개된 신에츠 반도체나 SUMCO와는 큰 차이가 벌어지고 있는 것이 현상입니다.

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이상과 같이, 실리콘 웨이퍼의 세계 쉐어율은 상위를 일본 기업이 독점하고 있어, 2사의 합계 쉐어율은 60%이상에도 이릅니다.

그 때문에, 실리콘 웨이퍼의 제조는 일본의 장기라고 할 수 있을 만큼, 우리 나라의 제조에 대한 자세에 맞고 있어 향후도 상위의 2사를 시작으로 한 국내 메이커에 의한 세계 쉐어율 상위의 독점이 예상됩니다.

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실리콘 웨이퍼의 진화로 삶이 더욱 풍요롭게

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이번에는, 반도체 제조에 있어서 빠뜨릴 수 없는 실리콘 웨이퍼의 특징이나 제조 방법, 대구경화하는 이유, 메이커별 세계 쉐어율등에 대해서 소개했습니다.

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그 중에서도 실리콘 웨이퍼의 대구경화가 진행되면 대폭적인 제조비용의 삭감이 가능하므로, 결과적으로 거기에서 제조되는 반도체의 가격도 내려갈 것으로 예상됩니다.

이로 인해, 반도체는 한층 더 평균적인 시장가격이 낮은 상품에 내장하는 것이 가능해지므로, 다양한 가전이나 전자기기의 고성능화를 기대할 수 있습니다.

따라서 실리콘 웨이퍼의 진화가 이루어지면 우리의 삶은 더욱 풍요로워진다고 할 수 있습니다.

 

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