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《반도체 전쟁》마법의 돌이다
기사입력: 2022/08/15 [19:08]
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반도체(半導體)란 전기가 잘 통하는  도체와 통하지o않는 부도체의 중간적인 성질을 나타내는 물질이다. 오늘의 전자기기에 사용되는 반도체는 열, 빛, 자장, 전류 등의 영향으로 그 성질이 크게 바뀌는데 이 특징에 의해 매우 다양한 용도로 활용되고 있다. '반도체'라는 말은 'semiconductor'의 'semi(반)'와 'conductor(도체)'에서 유래된 합성어다. 초기에 반도체 재료는 주기율표에서 14족 원소인 게르마늄이 사용되었으나 오늘에는 대부분 실리콘을 주원료로 사용하고 있다. 미국의 윌리엄 브레드포드 쇼클리는 도체나 진공 속으로만 다니던 전자가 완전 도체도 절연체도 아닌 반도체라는 고체 안에 존재하면서 흥미로운 특성을 갖게 된다는 사실을 처음 발명했다.

 

 

 

1947년 미국 벨 연구소의 윌리엄 소클리 연구진에 의하여 빛을 쪼이거나 전자를 주입하면 전전도가 달라지는 소자인 트랜지스터가 개발되었다. 이 트랜지스터의 발명은 공학의 역사에서 매우 중요한 사건이 되고 오늘의 전자 문명을 이루는 밑거름이 됐다. 1958년 텍사스 인스트루먼트의 잭 킬비와 페어차일드의 로버트 노이스가 하나의 반도체인 실리콘 조각 위에 트랜지스터 뿐만 아니라 저항, 다이오드, 커패시터 등의 여러 소자를  배치하고 연결하는 집적 회로를 개발했다. 이 집적 회로는 소자뿐아니라 연결선까지 회로 전체를 반도체 웨이퍼로 구현하여 얇고 가벼우며 수명도 길다는 장점과 함께 대량생산의 시대를 열었다. 

 

 

 

그 이후에 소자의 집적도를 증가시킨 CMOS(집적회로)를 거쳐 오늘의 프로세스, 메모리, 프로그램 가능 로직과 아날로그, RF (고주파) 등 모든 요소들을 하나의 칩안에 집적하는 시스템 온 칩시대가 됐다. 자유 전자와 홀의 수가 같은 순수한 반도체 즉 진성 반도체는그 자체로는 쓸모가 없다.그러나 4족 원소 반도체에 3족 원소나 5족 원소 물질 즉 불순물을 소량 주입하면 P형 및 N형 반도체를 만들 수 있다. P형 반도체는 전압이 가해지면 홀의 이동에 의하여 전하가 이동하는 반도체다. 이에 반해 N형 반도체는 전압이 인가되면 전도 전자나 자유 전자의 이동에 의해서 전하가 이동하는 반도체다. 

 

 

 

반도체 학습 및 연구 분야는 반도체 소자의 물리적인 특성 및 동작에 관한 내용을 중심으로 하는 반도체 소자 분야와  반도체 소자를 제도하는 공정 분야로 나눈다. 반도체 소자 분야는 반도체 물질과 소자의 전기적 성질 및 특성을 다룬다. 반도체의 에너지밴드 이론과 전자 에너지 함수로 표시하는 페르마디락 함수를 학습한다. 이를 통해 반도체 결정 내에서 전자의 행동을 예측하여 반도체 소자의 전류 전압 특성을 이해한다. 

 

 

 

공정 분야는 반도체를 만드는 제조 과정이다. 반도체 용용 분야가 날로 확대되는 최근에는 새로운 개념의 반도체 소자가 개발되고 있다. 이의 생산을 위해서는 반도체 공정, 반도체 장비 및 반도체 재료 등에 대한 연구가 진행 된다. 반도체를 만드는 과정은 최초 설계-마스크 제작- 노랑- 식각- 확산- 박막- 세정과 연마- 조립- 시험을 거친다. 반도체를 제조하는 장소를 클린룸 이라고 한다. 클린룸이란 공기 중의 입자뿐만 아니라 온도, 습도, 조도, 기류 및 공기압 등에 관하여 일정한 규정에 따른 밀폐된 공간을 의미한다. 클린룸은 필요에 따라 유해가스나 진동 및 소음 등이 규제되기도 한다. 

 

 

 

우리나라 반도체 회사는 기존의 반도체 기업에서 시스템 반도체 즉 비메모리 반도체의 비중이 커지고 시스템 산업과의 상호 시너지 효과의 중요성이 부각되고 있다. 시스템 반도체 설계 분야에 대한 투자와 활동이 증가하고 있어 많은 설계 전문 회사가 늘어나고 있다. 반도체 설계 업체, 정비 업체 및 재료 업체가 있고 반도체 관련 직업군도 연구개발직과 설비 엔지니어직이 있다. 반도체 회로 설계, 레이아웃 설계, 소재 및 재료 개발, 공정 개발 분야가 있다. 

 

 

 

반도체 분야에 취득할 수 있는 자격증은 전자공학과 관련 자격증 중 반도체 분야와 관련된 자격증으로는 반도체 설계기사, 반도체 설계산업기사가 있다. 한국산업인력 관리공단에 접속하면 자세히 알 수도 있다. 우리나라 산업의 40%는 반도체가 먹여살린다. 10월 25일은 수출의 날이며 반도체의 날이다. 코스닥 코스피 주식이 반등하려면 반도체 주식 종목이 반등해야 한다. 미국 하원은 반도체 지원법을 통과시켰다.

 

한국의 반도체 관련 주식에 투자자가 몰리고 있다. 정부는 반도체 관련 인재 100만명을 양성하겠다는 발표를 했다. 대학들이 반도체 관련 학과 신설과 운영 경쟁에 열을 올리고 있다. 반도체는 마법의 돌이다. 4차산업시대 인류의 최고 먹거리다. 중국시장에  수출하는 우리 반도체가 60%를 넘는다. 바이든은 한국을 방문하자 마자  삼성 반도체 공장을 찾았다. 과학기술을 무기화하는 신냉전시대 반도체 전쟁은 확대된다.

 

- 이동한 헌정회(憲政會) 편집주간,

- 현, 전국안전신문 논설위원,

- ♦이동한 DM(dream making)리더십포럼이사장, 전 세계일보 사장,

 

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