22 nm 공정(22나노미터 공정)은 반도체 제조 공정 중 하나로, 회로의 선폭이 22나노미터 수준인 미세 공정을 의미한다. 32 nm 공정의 차세대 기술로 개발되었으며, 반도체 산업 역사에서 평면(Planar) 구조의 트랜지스터에서 입체(3D) 구조의 트랜지스터로 전환되는 중요한 기점이 된 공정이다.
개요
22 nm 공정은 무어의 법칙에 따른 반도체 집적도 향상을 목표로 개발되었다. 이전 세대인 32 nm 공정까지는 전통적인 평면 구조의 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 사용하였으나, 22 nm 수준으로 미세화되면서 누설 전류 제어 및 전력 효율성 문제가 대두되었다. 이를 해결하기 위해 주요 반도체 기업들은 핀펫(FinFET) 기술을 도입하기 시작했다.
기술적 특징
- 핀펫(FinFET) 기술 도입: 인텔은 22 nm 공정에서 '트라이게이트(Tri-Gate)'라고 명명한 3차원 구조의 핀펫 기술을 세계 최초로 상용화하였다. 이는 채널을 입체적으로 돌출시켜 게이트와의 접촉 면적을 넓힘으로써, 저전압에서도 구동 효율을 높이고 누설 전류를 획기적으로 줄이는 역할을 했다.
- 전력 효율 및 성능: 32 nm 공정과 비교했을 때, 동일 전력 대비 성능은 약 37% 향상되었으며, 동일 성능에서의 소비 전력은 약 50% 절감된 것으로 알려져 있다.
- 리소그래피 기술: 기존의 193 nm 파장의 불화아르곤(ArF) 액침 노광(Immersion Lithography) 장비를 그대로 사용하면서도, 더블 패터닝(Double Patterning) 기술 등을 통해 22 nm의 미세 회로를 구현하였다.
상용화 및 주요 제품
인텔은 2012년 4월, 22 nm 공정을 적용한 3세대 코어 프로세서인 '아이비브리지(Ivy Bridge)' 아키텍처를 출시하며 공정 전환을 주도했다. 이후 서버용 프로세서인 제온(Xeon) 시리즈와 4세대 코어 프로세서인 '하스웰(Haswell)' 아키텍처에도 해당 공정이 적용되었다.
파운드리 업계에서는 TSMC와 글로벌파운드리(GlobalFoundries) 등이 22 nm 공정을 제공하였으나, 업체에 따라 20 nm 공정 또는 22 nm 공정으로 명칭과 세부 규격에 차이를 두어 운영하기도 했다.
이후 공정
22 nm 공정은 이후 14 nm 공정으로 이어졌으며, 핀펫 구조는 이후의 미세 공정에서도 표준적인 트랜지스터 구조로 자리 잡게 되었다. 현재 22 nm 공정은 최첨단 선단 공정에서는 물러났으나, 저전력 특성이 요구되는 사물인터넷(IoT), 차량용 반도체, 무선 통신 칩(RF) 등의 분야에서 여전히 활용되고 있다.