스냅드래곤 765/765G의 블럭 구조도. 5G를 지원하는 멀티모드 모뎀인 X52, Kryo 475 64비트 8코어 CPU(765가 2.3GHz, 765G가 2.4GHz), Adrneo 620 GPU, 헥사곤 696 DSP, 5세대 AI 가속기, 스펙트라 355 ISP, WiFi/블루투스 등의 패스트커넥트 6200 서브시스템으로 구성.

 

퀄컴과 삼성은 5G를 지원하는 중급형 스마트폰용 프로세서, 스냅드래곤 765/765G의 제조 기술을 VLSI 심포지엄에서 공개했습니다. 퀄컴은 2019년 12월 3일의 이벤트에서 5G를 지원하는 하이엔드 제품인 스냅드래곤 865와 중급형인 스냅드래곤 765/765G를 발표했습니다. 스냅드래곤 865는 TSMC 7nm를, 765 시리즈는 삼성 FinFET 7nm 공정을 사용했습니다.  삼성은 2018년에 2세대 EUV 리소그래피 기술을 발표하고, 이를 7nm FinFET에 접목해 스냅드래곤 765 시리즈를 생산합니다.

 

 

스냅드래곤 765 시리즈의 특징. sub-6와 mmWave를 모두 지원하는 첫번째 5G 플랫폼입니다. 

 

 

0.026제곱μm의 미세한 SRAM 셀을 EUV 노광으로 실현

 

스냅드래곤 765 시리즈의 노광 기술은 2세대 EUV 노광고 4중 패터닝(LELELELE)의 ArF 액침 노광 기술을 사용했습니다. EUV 노광 기술을 채택해 FinFET의 핀 피치는 27nm, CPP는 54/60nm의 2종류(듀얼 폴리 피치), 배선 피치는 36nm로 줄일 수 있었습니다. 또 SRAM의 셀 면적은 0.026제곱μm로 양산 수준에서는 가장 작은 크기입니다. 4중 패터닝의 ArF 액침 노광 기술은 배선 피치를 44nm로 줄여, ArF 액침 노광 양산 기술 중에서는 가장 짧은 크기입니다. 

 

 

트랜지스터 기술은 5세대 벌크 FinFET입니다. 소스와 드레인은 5세대 기술을 도입했습니다. 표준 셀의 높이는 6.75트랙(243nm)과 7.5트랙(300nm)의 두 가지입니다. 6.75 트랙은 고밀도, 7.5트랙은 고성능 셀입니다. 

 

 

14nm 공정 세대에 비해 로직과 SRAM 실리콘의 다이 면적은 약 40%로 줄었습니다. 같은 7nm 세대라 해도 EUV를 사용하지 않는 스냅드래곤 855에 비해 실리콘 면적이 5% 정도 줄었습니다.

 

 

CPU 연산 성능은 10% 향상, 소비 전력은 25% 감소

 

 

스냅드래곤 765 시리즈의 7nm EUV FinFET는 전력 사용량이 같다는 조건 하에 8nm FinFET보다 12% 빠르고, 속도가 같다면 소비 전력이 30% 낮습니다.

 

 

8nm 공정으로 제조한 스냅드래곤 730G는 최고 1.8GHz로 작동하는 6코어 저전력 코어와 2.2GHz로 작동하는 고성능 코어 2개가 있습니다. 스냅드래곤 765는 1.8GHz 저전력 실버 코어 6개와 2.2Ghz 골드 코어 1개, 2.3GHz 골드 플러스 코어가 1개 있습니다. 프라임 코어와 7nm EUV 공정의 도입을 통해 스냅드래곤 730G보다 CPU 연산 성능은 10% 향상되고 소비 전력은 25% 줄었습니다.

 

 

14nm에서 7nm로 옮기며 마스크 증가를 억제

 

ArF 액침 멀티 패터닝에서 EUV 싱글 패터닝으로 옮기면서 노광에 필요한 마스크의 수가 줄었고, 2차원 패터닝이 쉬워지며 배선 피치를 좁힐 수 있었으며, Via의 저항과 배선 저항/배선 용량이 감소하는 효과가 있습니다. 

 

 

여기에선 노광용 마스크의 수에 대해 구체적으로 설명했습니다. 14nm 세대의 미세화에서 ArF 액침 멀티 패터닝 마스크가 늘어나는 이유는 주로 콘택트(MOL)과 금속 배선층(BOEL) 때문입니다. 14nm에서 10nm로 전환하면 MOL과 bEOL의 노광 마스크는 9장 정도 늘어나고, 7nm로 전환하면 14nm에 비해 30장이 늘어납니다. 하지만 7nm에 EUV를 조합하면 15.5개 수준이 됩니다. 

 

 

설계와 제조의 협력으로 성능 향상

 

퀄컴은 스냅드래곤 765G의 후속작인 768G에 대해서도 설명했습니다. 제조 기술과 내부 구성은 765G와 같지만 설계와 제조 최적화(Process-Design co-optimization)를 통해 CPU 최소 공급 전압을 낮추고 클럭을 높였습니다. 최소 전원 전압 Vmin이 100mW 줄어들고, 최고 클럭은 1.17배 증가한 2.8GHz가 됐습니다. 그 결과 CPU와 GPU 연산 성능은 15% 높아졌고 안투투 벤치마크 값도 10% 향상됐습니다. 앞으로 최적화를 더해 프라임 코어의 클럭을 3GHz까지 높일 계획입니다.