일본산업뉴스요약

네이타스, 토요하시기술과학대학과 공동연구
반도체생산 20시간으로 단축

반도체 벤처기업인 네이타스(도쿄)는 설비투자가 저렴한 웨이퍼 1장이라도 생산할 수 있는 시스템 「MinimalFab」를 활용해, 반도체 부품을 20시간에 만드는 것에 성공했다. 토요하시기술과학대학(아이치현)과 공동으로 개발했다. 연내에 오키나와현에 제조수탁공장을 짓고, 2020년에 매출 100억엔을 목표로 한다.

미니멀팹은 국립연구개발법인, 산업기술종합연구소(이바라키현)에서 탄생했다. 직경 0.5인치(12.5mm)의 작은 웨이퍼를 사용하여, 반도체를 생산한다.

미니멀팹은 설비투자를 줄일 수 있다. 기존의 생산 시스템은 웨이퍼 위에 회로를 만드는 회로원판(마스크)가 고가이지만, 미니멀팹은 이것을 필요 없게 했다. 100만개의 작은 거울을 구사하는 회로를 만든다, 클린룸은 필요 없다.

요시다 사장은 직경 12인치(300mm)의 대구경 웨이퍼를 사용한 기존 시스템에서는 불가능한 “1웨이퍼에서의 소량생산이 가능하다.” 라고 말한다.

납기는 기존의 수 개월에서 수 일로 줄일 수 있다. 다품종소량 혹은 짧은 납기의 생산을 요구하는 연구기관과 기업의 요구에 대응할 수 있다.

기존의 생산 시스템은 스마트폰 용의 프로세서와 메모리라고 하는 대량생산품에 맞추고 있다. 생산이 적은 반도체는 비용이 높아 진다. 그 때문에, 소량의 생산을 의뢰 받아도 대응하기 힘든 경우가 많다.

수주했다고 하더라도 1000만엔 이상부터라는 조건이 붙고, 납기는 3개월이다. 미니멀팹이라면 1웨이퍼 당 5만엔에서 10만엔, 납기는 5일 정도로 제공할 수 있다.

네이타스는 전자부품관련기업 등으로 조직된 일본전자디바이스산업협회(도쿄)가 모체가 되어, 2016년 1월에 설립되었다. 토요하시대학과 4월에 연구계약을 맺고, 9월부터 미니멀팹의 노광장치 등을 토요하시대학에 두고 제조기술을 연구해왔다.

이번에 반도체의 기본소자인 n형 MOS트랜지스터와, 이온센서를 20시간 안에 생산할 수 있었다. 미니멀팹의 장치가 갖추어져 있지 않은 성막공정 등은, 4~8인치 대응의 기존의 제조장치를 사용하고 있다.

네이타스는 연내에 오키나와현에 공장을 설립 할 계획이다. 월 생산 능력을 2017년에 1000장, 2018년에 5000장, 2019년에 1만장, 2020년에 2만장으로 끌어올릴 예정이다. 월 생산 1만장을 실현하기 위해서 필요한 설비투자금액은 약 30억엔이다. 종래의 반도체공장과 비교하여 비용을 크게 줄일 수 있다.

토요하시대학과 오키나와공업고등전문학교, 류큐대학 등과 연구를 진행하고, 복수의 디바이스를 생산 할 예정이다. 그 중 한가지가 차세대의 휴대전화기지국에 이용하는 고주파필터이다. 다이아몬드 기판을 사용한 고주파특성을 개선한다. 다이아몬드 기판은 대구경화가 어렵고, 기지국 용도는 수량도 적기 때문에, 미니멀팹에 의한 생산에 적합하다.

이 이외에 에너지물질의 검출센서, 토양의 산성도와 수분을 측정하는 농업용 센서의 생산을 예정하고 있다. 직경 0.5인치의 소구경웨이퍼는 가공의 불규칙을 제어하기 쉽다. 요시다 사장은 “불균형이 큰 센서 소자의 생산에 유리하다.” 라고 말한다.

-- 회로의 미세화가 과제 --
미니멀팹은 일본 발의 반도체생산시스템으로 주목 받고 있지만, 회로 선폭의 미세화가 어렵다는 과제도 있다.

이유는 마스크레스에 있다. 통상적으로는 회로 디자인을 기입한 마스크의 위에서 자외선을 쏘아, 마스크의 밑의 칩에 축도를 전사한다. 이번 연구는 마스크를 사용하지 않고, 다수의 거울을 통해 회로를 만드는 수법을 채용하고 있는 것으로 미세화에 한계가 나오고 있다.

네이타스는 토요하시대학에 최신의 마스크레스 기술을 활용한 노광장치를 투입하였지만, 그래도 최소가공수법은 0.8마이크로미터이다. 이것은 기존의 반도체기술에서 30년전의 수준이다. 아무리 다품종소량생산이 가능하다고 하더라도, 이 수준으로 보급은 어렵다.

네이타스는 장치업체와 협력하여 마스크레스노광장치를 개량한다. 현재는 프로젝터 등에도 이용되고 있는 노광기술을 사용하고 있다. 요시다 사장은 “2018년에 회로선폭 0.35마이크로미터를 목표로 한다.” 라고 말한다.

거기까지 미세화가 가능하게 된다면 센서와 아날로그 반도체의 생산이 가능해지고, 미니멀팹의 수요는 단숨에 증가할 가능성이 높다.

      -- 끝 --