기본 반도체 칩 공급 보장의 중요성

오늘날에는 단일 칩에 수십억 개의 트랜지스터를 설계할 수 있습니다. 트랜지스터의 밀집도가 높을수록 필요한 공정 노드는 더 작아집니다. 일부 제조 공정에서는 5나노미터(nm) 이하의 작은 노드를 사용합니다.

그러나 45nm~130nm 노드 범위에서 생산되는 기본 아날로그 및 임베디드 반도체는 우리가 매일 사용하는 대부분의 전자제품에 보편적으로 사용되고 있습니다.

TI 아날로그 신호 체인 수석 부사장인 Hagop Kozanian은 "차량용 및 산업용 애플리케이션부터 노트북 컴퓨터와 휴대폰 회로 기판에 이르기까지 거의 모든 전자 시스템에서 광범위한 반도체 생태계를 볼 수 있는데, 대부분은 가장 작은 형상을 사용하지도 않고 사용할 필요도 없습니다."라고 말합니다. "대부분 45nm 노드 이상의 공정 기술을 사용하여 최적의 성능을 구현합니다. 아날로그 부품의 많은 설계에서 노드 크기를 줄이는 것만으로도 성능이 저하되고 가격이 상승할 수 있습니다."

작업에 적합한 툴

아날로그 신호 체인 및 전력 부품에는 최소형 노드 경쟁이 도움이 되지 않습니다. 대신 최고의 부품을 시장에 출시하려면 각 부품의 특정 요구 사항에 맞는 방법과 기술로 설계하고 제조해야 합니다.

Hagop은 "반도체 산업에서 다양한 애플리케이션 요구 사항을 충족하기 위해서는 모든 종류의 특수한 칩이 필요합니다. 대부분의 칩 요구 사항에서 노드 크기는 피상적"이라며, "45nm~130nm 공정 기술에 대한 투자를 통해 더 높은 전압에서 높은 정밀도를 제공할 수 있게 되었고, 그 결과 레이더 시스템 및 우주 위성용 신호와 같은 애플리케이션의 성능이 향상되고 고성능 서버에 훨씬 더 많은 전력을 담을 수 있게 되었습니다."고 말했습니다.

전압과 노드 크기 사이의 관계는 복잡합니다. 가장 작은 노드 크기로 만들어진 칩은 일반적으로 몇 년 전만 해도 필요한 전압의 극히 일부만으로 작동합니다. 그러나 예를 들어 아날로그 센서 부품의 경우 전압이 낮을수록 신호를 변환하는 데 더 많은 하드웨어가 필요하므로 오류와 지연이 발생할 수 있습니다.

TI 첨단 기술 개발 담당 부사장인 Sameer Pendharkar는 "여러 산업용 및 차량용 애플리케이션에서 TI는 실제로 고전압 장치를 지원하는 더 큰 노드에서 실행하기를 원합니다. 이러한 장치는 시스템의 구리 배선 총량을 줄이면서 효율적인 전력 공급에 도움이 될 것”이라고 말합니다.

디지털 신호 처리 및 무선 기능을 갖춘 TI의 완전 통합형 마이크로컨트롤러는 TI가 특히 이러한 유형의 제품을 위한 첨단 45nm 노드 제조에 투자했기 때문에 가능한 것입니다.

TI 임베디드 프로세싱 부문 수석 부사장 Amichai Ron은 "TI의 공정 노드는 제품에 최적화되어 있습니다. 일반적인 TI 마이크로컨트롤러, 무선 연결 또는 레이더 장치에서는 다이 크기의 60% 이상이 아날로그 및 RF에 최적화된 트랜지스터로 구성되어 있습니다. 이러한 트랜지스터는 공정 노드 디지털 트랜지스터 형상에 따라 줄어들지 않으므로 공정 노드가 작아져도 큰 이점을 제공하지 않는다"며 "고객에게 성능상의 이점이 없는 고가의 장치가 될 수 있다"고 말합니다.

의미 있는 투자

45nm~130nm 공정 노드에서 리더십을 확보하려면 제품에 고유하게 적합한 공정 기술을 개발하고 소유하는 동시에 고객이 필요할 때 용량을 확보할 수 있어야 합니다.

Amichai는 "차량용 및 산업용과 같은 산업에서 고객은 몇 년이 아니라 수십 년 동안 우리 제품을 필요로 할 것입니다."라며 "자체 레시피, 공정 및 공장에 투자함으로써 향후 수년 동안 가장 안정적인 반도체 칩 공급을 보장할 수 있습니다."고 말했습니다.

TI는 오늘날 45nm~130nm 제조에 300mm 투자를 늘리고 있는 유일한 반도체 회사 중 하나이며, 설계부터 납품까지 전체 제품 수명 주기를 내부적으로 지원할 수 있는 유일한 회사입니다. 다음과 같은 투자가 포함됩니다.

• 300mm 웨이퍼 용량 증가: 칩은 먼저 대형 실리콘 웨이퍼에 회로로 제조된 다음 개별 칩으로 절단되어 조립 및 포장됩니다. 7개의 새로운 300mm 웨이퍼 팹에 대한 최근 투자로 향후 수십 년 동안 전자제품에서 반도체의 지속적인 성장을 뒷받침할 규모, 효율성 및 품질을 제공할 것입니다. 업계에서 가장 크고 가장 진보된 크기인 300mm 웨이퍼는 200mm 웨이퍼보다 두 배 이상 많은 칩을 생산합니다. 따라서 300mm 웨이퍼를 더 많이 제조하면 칩당 에너지와 물 사용량을 줄이면서 생산량을 늘리고 비용을 절감하며 전반적인 낭비를 줄일 수 있습니다.

• 공정 기술: 300mm 웨이퍼 제조에 대한 심층적인 투자는 공정 기술을 보유하겠다는 우리의 약속과 유사합니다. 45nm~130nm 공정 노드를 위한 레시피는 당사 제품을 위해 특별히 설계되어 더 높은 성능, 더 나은 전력 밀도, 더 낮은 전력, 더 작은 크기 등을 제공함으로써 가격과 성능의 최적의 교차점에서 가장 혁신적인 제품을 제공할 수 있습니다.

• 및 테스트 용량 증가: 또한 전 세계에 조립 및 테스트 시설을 소유하고 운영하여 지리적 다양성과 공급망에 대한 통제권을 확보하고 있습니다. 우리는 고객에게 안정적인 공급을 제공하기 위해 여러 위치에서 제조 흐름의 가용성을 높이는 동시에 조립 및 테스트를 위한 용량과 역량을 늘리기 위해 투자하고 있습니다.

• 칩 패키징: 대부분의 반도체 회사가 완제품 칩으로 패키징하기 위해 전체 웨이퍼 생산량을 제3자 또는 외부 조립 및 테스트 시설(OSAT)에 출하하는 것과 달리, TI는 솔루션 크기, 사용 편의성 및 성능에 최적화된 수천 개의 표준 및 고급 패키지 변형으로 대부분의 제품을 내부에서 조립합니다.

Sameer는 "이러한 투자를 통해 자체 공급을 확보하고 제품에 적합한 기술을 제공할 수 있다"라며 "그리고 시장의 필요에 따라 더 작은 형상으로 성장할 준비가 되어 있다"고 말했습니다.

성장하고 번성하는 산업에 대한 공급 보장

우리는 2030년까지 웨이퍼 제조와 조립 및 테스트 작업의 90% 이상을 내부에서 수행하기 위해 투자하고 있습니다. 제조 시설을 소유하고 운영함으로써 공급망을 더 잘 관리하고 전 세계 고객에게 더 확실한 공급을 제공할 수 있습니다.

Sameer는 "이러한 전략과 기본 반도체의 최적지에서의 제조 혁신에 대한 노력은 적절한 비용, 성능, 전력, 정밀도 및 전압 수준으로 광범위한 혁신 제품 포트폴리오를 제공하는 데 필수적"이라고 말했습니다.