반응형 반도체16 [전자/소자/반도체] Contact Resistance가 왜 차세대 트랜지스터 성능의 병목이 될까? Contact Resistance가 왜 차세대 트랜지스터 성능의 병목이 될까?채널 이동도를 높이고 Gate 길이를 줄여도 전류는 Source Contact로 들어가 채널을 지난 뒤 Drain Contact로 빠져나가야 합니다. 이 입구와 출구의 저항이 크면 채널을 개선해도 전체 전류는 크게 늘지 않습니다.핵심부터 말하면Contact Resistance(접촉저항) 는 금속과 Source/Drain 반도체의 경계에서 발생합니다. 소자가 작아지면 Channel Resistance는 줄지만 Contact 면적도 작아져 Contact Resistance는 커질 수 있습니다. 결국 Contact가 On Current와 Switching Speed를 제한합니다.즉, 차세대 트랜지스터에서는 채널만 빠르게 만드는 것보다.. 2026. 9. 26. [전자/소자/반도체] CFET이란 무엇인가? GAA 다음에는 왜 트랜지스터를 위아래로 쌓을까? FinFET 다음 구조인 GAA Nanosheet는 Gate가 채널의 네 면을 감싸도록 만들었습니다. Gate Control은 좋아졌지만, CMOS의 nFET과 pFET은 여전히 평면에서 각각 자리를 차지합니다.핵심부터 말하면CFET(Complementary Field-Effect Transistor) 은 nFET과 pFET을 나란히 놓는 대신 위아래로 적층하는 구조입니다. 두 소자의 가로 공간을 하나의 Footprint로 겹쳐 Standard Cell 면적을 줄입니다.GAA가 채널을 Gate로 더 잘 제어하기 위한 구조라면, CFET은 GAA 계열 소자를 수직으로 배치해 CMOS의 공간 효율까지 높이려는 접근입니다.GAA Nanosheet에서도 남는 공간은 무엇일까CMOS Inverter는 nFET과 .. 2026. 9. 23. [전자/소자/반도체] 실리콘 채널은 왜 더 이상 얇아지기 어려울까? 2D 소재가 필요한 이유 Gate 길이가 짧아질수록 Gate가 채널 전체를 지배하기 어려워집니다. 이를 해결하기 위해 FinFET과 Gate-All-Around처럼 Gate가 채널을 감싸는 구조가 등장했고, Silicon 채널도 계속 얇아졌습니다. 그렇다면 Silicon을 원자 몇 층까지 줄이면 스케일링 문제를 해결할 수 있을까요?핵심부터 말하면채널을 얇게 만들면 Gate의 Electrostatic Control은 좋아집니다. 하지만 Silicon이 극도로 얇아지면 양자 구속(Quantum Confinement), 계면 거칠기, 두께 편차, 이동도 저하와 결함 영향이 커집니다. 즉, 전기적으로는 얇을수록 유리하지만 재료와 계면의 관점에서는 계속 얇게 만들기 어려운 Trade-off가 생깁니다.2D Semiconductor는 원래.. 2026. 9. 22. [전자/소자/반도체]MOSFET의 이동도(Mobility)는 왜 전계가 강해지면 감소할까? MOSFET의 Gate 전압을 높이면 채널에 더 많은 전자가 모이므로 Drain 전류도 계속 이상적으로 증가할 것처럼 보입니다. 하지만 실제 소자에서는 Gate 전압이 커질수록 채널의 유효 이동도(Effective Mobility)가 낮아지는 현상이 나타납니다. 전자를 더 강하게 끌어모았는데 왜 오히려 이동은 어려워질까요?핵심부터 말하면Gate 전압이 증가하면 산화막에 수직한 전계(Vertical Field)가 강해지고, 반전층 전자들이 Si-SiO₂ 계면 가까이 압축됩니다. 전자가 계면에 가까워질수록 표면 거칠기와 계면 전하의 영향을 더 자주 받으며 산란합니다. 그 결과 채널 방향으로 이동하는 평균 속도가 전계에 비례해 증가하기 어려워지고, 측정되는 유효 이동도가 감소합니다.이 현상을 Mobility .. 2026. 9. 19. [전자/소자/반도체]트랜지스터의 Off Current(Ioff)는 왜 발생할까? 트랜지스터의 Gate 전압을 꺼짐 조건으로 만들면 Drain 전류도 정확히 0이 될 것처럼 보입니다. 하지만 실제 소자의 전류를 측정하면 매우 작더라도 전류가 남습니다. 이 전류를 보통 Off Current(Ioff) 또는 Off-state Leakage Current라고 부릅니다.핵심부터 말하면트랜지스터는 Gate 전압이 문턱전압(Threshold Voltage, Vth)보다 낮아도 완벽한 절연체가 되지 않습니다. 약한 반전 상태에서 흐르는 Subthreshold Leakage를 비롯해, Drain 전계에 의한 DIBL과 GIDL, 접합 누설, Gate 절연막 누설 등이 Off Current를 만듭니다.Ioff는 하나의 물리 현상 이름이라기보다 정해진 Off Bias 조건에서 측정되는 전체 Drain .. 2026. 9. 18. [전자/반도체] Subthreshold Swing(SS)은 어떻게 계산할까: log(Id)-Vg 그래프에서 읽는 MOSFET의 스위칭 민감도 안녕하세요.“기억하고자 하는 모든 것”을 담아내는 “리멤버미” 입니다. 이전 글에서 Subthreshold Swing, SS 에 대해 알아보았습니다.2026.04.12 - [기억하고 싶은 지식/반도체] - [전자/반도체] 서브스레시홀드(Subthreshold) 영역이란 무엇인가: 꺼진 것 같은데 왜 전류가 흐를까 [전자/반도체] 서브스레시홀드(Subthreshold) 영역이란 무엇인가: 꺼진 것 같은데 왜 전류가 흐를까안녕하세요.“기억하고자 하는 모든 것”을 담아내는 리멤버미입니다.반도체 소자 이야기를 하다 보면 서브스레시홀드(Subthreshold), 약반전(weak inversion), off-state leakage 같은 표현을 자주 보게 됩diary.remembermeeternally.com202.. 2026. 4. 12. [전자/반도체] Subthreshold Swing(SS)은 왜 60mV/dec 이하로 내려가기 어려운가 안녕하세요.“기억하고자 하는 모든 것”을 담아내는 리멤버미입니다. MOSFET의 스위칭 특성을 이야기할 때 자주 나오는 숫자가 있습니다.바로 60mV/dec 입니다. 반도체를 공부하다 보면 “이상적인 MOSFET의 서브스레시홀드 스윙은 상온에서 60mV/dec”라는 말을 정말 많이 보게 됩니다. MIT 강의 자료와 Berkeley 자료도, conventional MOSFET의 SS는 상온에서 60mV/dec보다 더 좋아지기 어렵다는 점을 공통적으로 설명합니다.그런데 처음 들으면 이런 의문이 생깁니다.“게이트를 더 잘 만들면 50mV/dec, 40mV/dec도 가능한 것 아닌가?”“산화막을 더 얇게 하면 무조건 더 가파르게 켜질 수 있는 것 아닌가?”“왜 하필 60이라는 숫자가 그렇게 자주 한계처럼 등장할.. 2026. 4. 12. [전자/반도체] 서브스레시홀드(Subthreshold) 영역이란 무엇인가: 꺼진 것 같은데 왜 전류가 흐를까 안녕하세요.“기억하고자 하는 모든 것”을 담아내는 리멤버미입니다.반도체 소자 이야기를 하다 보면 서브스레시홀드(Subthreshold), 약반전(weak inversion), off-state leakage 같은 표현을 자주 보게 됩니다.특히 MOSFET의 I_D-V_G 그래프를 log scale로 보면, 문턱전압 V_TH 아래에서도 전류가 완전히 0이 아니라 어느 정도 계속 흐르는 모습을 볼 수 있습니다. 실제로 MIT 강의 자료와 Micron의 교육 자료도, 문턱 아래 전류는 0이 아니라 잘 정의된 subthreshold current이며, log(I_D)-V_GS 그래프에서는 거의 직선처럼 보인다고 설명합니다.그런데 처음 이 개념을 접하면 이런 생각이 들 수 있습니다.“문턱전압 아래면 트랜지스터는 .. 2026. 4. 12. [전자/반도체] 채널 길이 변조(Channel Length Modulation)란 무엇인가: 포화 영역(saturation region)인데 왜 전류가 계속 늘어날까 안녕하세요.“기억하고자 하는 모든 것”을 담아내는 리멤버미입니다. MOSFET을 공부하다 보면 포화영역(saturation region)에 들어가면 드레인 전류가 거의 일정하다고 배웁니다.그래서 처음에는 이렇게 생각하기 쉽습니다.“VDS가 충분히 커져서 포화영역에 들어가면, 그 뒤로는 ID가 더 이상 안 변해야 하는 것 아닌가?”“그런데 실제 ID-VDS 그래프를 보면 포화영역에서도 전류가 완전히 평평하지 않고 조금씩 올라가는데, 그 이유는 뭘까?”핵심만 먼저 말하면,채널 길이 변조(Channel Length Modulation, CLM)는 드레인 전압이 더 커질수록 채널의 유효 길이(effective channel length)가 짧아져서, 포화영역에서도 드레인 전류가 조금씩 증가하는 현상입니다.즉, .. 2026. 4. 11. 이전 1 2 다음 반응형
