DRAM

- 1T / 1C 구조 (집적도 NAND보다 낮음)

- 1T1C로 구획된 cell을 지정하여 데이터 저장 가능 (random access)

- Transistor에서 흐른 전류를 Capacitor에 저장. 저장된 level를 0과 1로 구분

- 이때 DRAM의 Capacitor는 dielectric 물질인데, 이 물질은 전하를 영구적으로 저장할 수 없음. 따라서, 데이터를 원하는 상태로 유지하기 위해서는 refresh가 필요

→ DRAM은 빠르지만, 휘발성 → 주기억장치

NAND

- 1T 구조 (집적도 높음)

- Random access가 불가능. Block 단위로 Write해야 하며Write 속도 느림 (단,Read 속도는 빠름)

- Capacitor가 아닌 Transistor에 데이터 저장. 따라서 비휘발성 가능

→ NAND는 DRAM보다 느리지만, 비휘발성이고 집적도가 DRAM보다 높음 → 영구기억장치

대만은 생산(65%), 설계(18%), OSAT(13%)에 비중이 높다. Foundry 시장 내 독보적인 1위 업체인 TSMC를 보유하고 있다. TSMC의 위상이 절대적인 만큼 생산 비중이 높다. 비메모리와 메모리로 나누면 대부분 비메모리로 쏠려 있다. TSMC가 Foundry 전공정을 장악하고 있기 때문에, OSAT(후공정, Outsources Semiconductor Assembly and Test) 밸류체인이 발달되어 있다. 설계 능력도 강하다. AP 시장에서 퀄컴과 1위를 경합하고 있는 미디어텍이 있다

대만은 장비, 소재 관련 밸류체인이 약하다. 대만은 소재, 부품, 장비 밸류체인이 강한 일본과의 협력을 통해서 약점을 보완하고자 전략적 시도를 하고 있다. TSMC는 2022년 일본에 새로운 반도체 팹을 건설하겠다는 입장을 밝혔다. 일본정부는 TSMC의 이바라키현 반도체 R&D 거점 조성에 190억엔의 보조금을 지원할 예정이다. TSMC는 R&D 거점에서 일본 소재, 부품, 장비 업체들과 협업할 예정이며, 후공정 연구에 주력할 계획이다

<트랜지스터> 

트랜지스터는 동작 방식에 따라 전류 이용 방식(BJT), 전압 이용 방식(FET)으로 나뉜다. 현재 사용되고 있는 방식은 FET 구조이다. FET 구조에서 트랜지스터 단자는 게이트, 소스, 드레인으로 구성 되며, 소스와 드레인 사이 연결 통로를 채널(Channel)이라 한다. 전압 이용 방식(FET)에서는 절연을 통해 단자들간의 전자이동을 막는 것이 필요하다. 게이트와 아래 채널간 전자가 이동하지 않도록 해주는 절연막 이 게이트 옥사이드(Gate Oxide)다. 때문에 게이트 옥사이드는 두꺼울수록 절연성이 높아 유리했다.

그러나 공정 미세화 과정에서 트랜지스터 크기, 선폭은 줄어들고, 이에 동반하여 게이트 옥사이드의 두께도 줄 어들게 된다. 두께가 줄어들 때 발생하는 문제점은 절연성이 낮아 진다는 것이다. 두께는 줄이면서 동시에 절연성 을 높이기 위한 방법으로, 유전율(K)이 높은 High-K 물질을 게이트 옥사이드 층에 사용하게 됐다. 이를 HKMG(High-K, Metal Gate)라 부른다. 25nm에 접어들면서 적용 되기 시작했다.

<캐패시터> 

캐패시터의 정전용량(Capacitance)은 전자를 담아두는 공간이다. 공정 미세화 과정에서 간섭현상이 심해지고 정전용량을 높여주는 것이 필요하다. 이를 위한 방법은 1) 면적 확대, 2) 거리 축소, 3) 유전상수가 높은 물질 사용 등이 있다. 이중 1)과 2)는 이미 더 이상 진행하기에 구조적으로 한계에 다다랐다. 거리를 좁히면서 면적을 높이기 위해서는 종횡비를 높여야 하는데, 캐패시터의 종횡비는 이미 100에 가까운 수준이다. 결국 소재의 변화를 통해 정전용량을 높일 수밖에 없다. 사용되는 소재도 변화 중이다. 소재별 조합을 통해 좀 더 유전상수 값을 높이고 있다.

글로벌 파운드리 사업은 기술 선도력, Capa, 고객수 등의 측면에서 TSMC가 단연 독보적인 점유율을 확보하고 있다. 삼성전자가 파운드리 사업의 육성을 천명하고 나섰지만 TSMC의 추가 투자, SMIC 등 중국 업체들의 영역 확대, 인텔 등 신규 진입자들의 공격적인 행보도 무시할 수 만은 없다.

2Q21 기준 TSMC의 매출 비중은 58%로 2위 삼성전자의 14%에 비해 약 4배 정도 많다. 삼성전자의 5nm 수율 개선과 파운드리 산업의 가격 상승 효과를 고려하면 3Q21 이후 매출 비중의 격차는 다소 줄어들 수 있겠으나 큰 차이를 나타낼 것으로 보이지는 않는다.