곧 메이커 스페이스에 출시 예정: DIY 집적 회로

머지않아 동일한 메이커 스페이스에서 3D 프린터로 부품을 만들고 자신만의 집적 회로를 만드는 것을 즐길 수 있을지도 모릅니다. 말도 안 된다고 단정짓기 전에, 최근 Wired Magazine에 실린 22세 청년 Sam Zeloof의 작업을 생각해 보세요. Zeloof는 대부분 eBay에서 구입한 장비를 사용하여 자신의 집 차고에서 1,200개의 트랜지스터가 장착된 칩을 생산해 냈습니다. 이제는 ALU(산술 논리 장치)로 구성된 칩을 연구하고 있으며, 궁극적으로 완전한 마이크로 프로세서로 발전시키고자 합니다.

Zeloof의 작업 공간 사진에서 가장 눈에 띄는 것은 클린룸도 없고 Zeloof가 작업복도 입지 않고 있다는 점입니다. Zeloof는 Wired와의 인터뷰에서 1960년대와 70년대의 특허와 교과서에는 당시 칩이 일반 작업대에서 만들어진 것으로 설명되어 있다고 말했습니다. 거기에서 X-Acto 블레이드와 테이프로 마스크를 만드는 방법에 대한 충분한 정보를 찾을 수 있었습니다.

Zeloof는 자신의 숍에 있는 모든 장비는 기술 회사가 폐기해서 경매 사이트에 올려진 장비들을 구입해 마련한 것이라고 말했습니다. 뉴저지에 거주하는 Zeloof로서는 실리콘 밸리의 폐기 장비를 확보할 길이 없었습니다. 그는 1990년대 초에 가격이 25만달러에 달했던 깨진 주사 전자 현미경(SEM)을 1,000달러에 구입하여 수리한 이야기를 들여줍니다.

그토록 저렴한 가격에 구입이 가능했던 것은 혹 Zeloof가 장비 구입 시 운이 좋았던 것은 아닐까 생각하게 됩니다. 칩을 제조해 보려는 다른 사람들도 이 22세 청년 Zeloof처럼 해볼 수 있을지 알아보기 위해, 우리는 eBay에서 몇 가지 조사를 해 보았습니다.

SEM의 경우, Zeloof만큼은 아니었지만 작동이 잘 되는 Bausch & Lomb SEM 모델을 3,400달러에 찾을 수 있었습니다. Zeloof가 사용하는 것과 유사한 스테인리스강 진공 챔버/티(tee)도 555달러에 구입할 수 있었습니다. 우리가 발견한 가장 저렴한 진공 챔버 내부 진공화를 위한 고진공 터보 분자 펌프는 250달러였습니다.

Zeloof는 매우 저렴한 비용으로 포토리소그래피 작업 환경을 마련했습니다. 먼저 높은 자외선 출력을 얻기 위해 LED 광원 대신 수은 램프가 장착된 홈 시어터 DLP 프로젝터를 사용했습니다. 이 프로젝터는 일반적으로 Amazon에서 400달러 정도로 판매되며, 칩 모양의 이미지를 가공용 웨이퍼에 투영하는 데 사용됩니다. 프로젝터의 이미지는 약 300달러 정도의 일반적인 실험용 현미경을 통과하는데, 이 때 대물 렌즈의 방향을 바꾸어 이미지를 확대하는 대신 축소하게 됩니다. 이미지를 수신하는 웨이퍼는 모터 구동 X-Y 스테이지를 통해 이동하며, 이 역시 300달러 정도로 일반적으로 CNC 밀링 머신에 부품을 ​​배치하는 데 사용됩니다. 약 100달러인 진공 테이블은 웨이퍼가 노출되는 동안 웨이퍼를 고정하기 위한 것입니다.

Zeloof의 리소그래피 장비 가격 자체는 저렴하지만, 모든 부품이 제대로 작동하도록 하기까지는 상당한 시간과 노력의 투자가 있었음은 분명합니다. 안전 측면에서 DLP 프로젝터에 있던 부품을 제거하고 자외선 출력의 강도를 제한했습니다. 또한 프로젝터에 안전 조치가 계속 적용되고 있는 것으로 여겨지도록 X-Y 스테이지의 동작과 이미지를 동기화시키기 위해 프로그램을 변경해야 했습니다. DLP 프로젝터의 광학 장치는 일반적으로 벽에 이미지를 비스듬하게 투영하도록 설정되어 있기 때문에, 현미경의 대물 렌즈에 정사각형 이미지를 비추기 위해서는 프로젝터의 각도를 직각으로 조정해야 했습니다.

또한 포토리소그래피 설정에는 약간의 초기 디버깅이 필요했습니다. 프로젝터의 조명이 균일하지 않아 웨이퍼에 과다 노출 및 과소 노출된 부분이 만들어졌습니다. 따라서 Zeloof는 투사된 조명 패턴(일반 웹캠 사용)을 기록하고 이를 사용하여 프로젝터의 조명을 보다 균일한 출력으로 보정하는 보정 마스크를 만들어야 했습니다.

이는 Zeloof의 DIY 칩 공장을 메이커 스페이스로 재창조한다는 아이디어를 다시 떠올리게 합니다. 스포츠 분야에서 교훈을 얻을 수 있을지도 모릅니다. 1954년에 최초로 1마일 달리기에서 마의 4분대의 벽을 깨기 이전에 "정보에 입각한" 관찰자들은 그 위업이 불가능하다고 주장했음을 기억하는 분들이 계실 것입니다. Roger Bannister가 4분대의 벽을 넘을 수 있음을 보여준 후, 두 번째 주자는 46일 만에, 세 번째 주자는 그로부터 약 1년 후에 이 위업을 재연했습니다. 결국 4분대의 벽을 깬 기록은 주목을 끌었지만, 이후 1964년에 고등학생이 처음으로 이 기록을 깨면서 더 이상 흥미로운 기사거리가 되지 않았습니다.

이 이야기의 교훈은 때로는 단 한 번의 시연만으로도 숙련된 실무자의 사고의 방향을 바꿀 수 있다는 것입니다. 의심할 여지없이 메이커 스페이스 애호가들은 Sam Zeloof의 업적과 그가 YouTube 동영상에서 제공하는 세부 정보에서 많은 것을 배우게 될 것입니다. 따라서 Zeloof로부터 영감을 받은 장비 설정 방식이 해커 공간에서 복제된다 해도 놀라지 마십시오.

마지막으로, DIY 칩 팹을 생각해 볼 수 있는 또 다른 방법이 있습니다. 50,000달러 정도면 상태가 매우 좋은 1969 Chevrolet Camaro를 구입할 수 있습니다. 하지만 이 차는 약 99%의 시간을 차고에 방치될 것입니다. 대신에, 그 절반도 안 되는 비용으로, 어떤 멋진 차에서보다 더 많은 시간을 보내고픈 작업 칩 팹으로 차고를 탈바꿈할 수 있습니다.