[반도체의 기본] 3. 시스템 반도체와 메모리 반도체

1. 메모리 반도체(Memory semiconductor)

메모리 반도체는 정보를 기억하고 저장함

디지털 신호의 최소 단위인 비트(0,1)를 저장하는 방 ,  셀(cell)을 가지고 있음

• 휘발성 메모리(volatile memory) / ex) RAM(Random access Memory)
• 비휘발성 메모리(Non-volatile memory) ex) ROM(Read only Memory)

(1) RAM(Read access Memory)

순차적으로 접근하지 않고 임의로(random access) 원하는 데이터 위치에 접근 / 속도가 빠름 > 빠른 처리가 목적

ex ) D(dynamic)RAM , S(Static)RAM

 

    DRAM > 1개의 transistor 과 capacitor로 구성
    capacitor는 전하의 유무에 따라 0 또는 1의 디지털 정보를 저장
    capacitor는 전하를 일시적으로 보관할 수 있으나 시간이 지나면 점점 방전
   이를 보완하기 위해 Refresh 작업이 주기적으로 필요 > Dynamic RAM

    SRAM > 6개의 transistor로 구성
    속도는 빠르지만 셀크기가 크고 가격이 비쌈

 

(2) ROM(Read only Memory)

전원이 끊겨도 데이터를 보존

 

RAM과 ROM의 장점을 섞음 > 플래쉬 메모리(flash memory)

 

    NAND(Not-AND) Flash > 회로가 직렬로 연결 된 구조 / 데이터를 읽을 때 순차적으로 데이터를 찾음
    데이터를 그룹 단위로 동시에 읽거나 쓰는 구조
    SLC(single level cell, MLC(multi level cell) , TLC , QLC
    QLC는 셀 당 하나의 비트를 저장하는 SLC보다 속도가 느림
    그러나 SLC는 속도는 빠르지만 셀당 저장하는 데이터가 적음
    가성비는 TLC,QLC가 좋고 / 높은 성능,안정성,내구성이 중요한 환경에서 SLC,MLC가 사용됨

    NOR(Not-OR) Flash > 회로가 병렬로 연결 된 구조 / 각각의 데이터 저장소를 컨트롤
    소량의 데이터는 빠르게 찾아갈 수 있으나 대용량화는 어려움

   미세화와 대용량화가 낸드가 더 좋았기에 승리

 

 

NAND  FLASH	NOR FLASG
직렬 구조 회로	병렬 구조 회로
비교적 느린 읽기 속도	빠른 읽기 속도
빠른 쓰기 속도	비교적 느린 쓰기 속도
소형화 대용량화 가능	데이터의 안정성 우수

 

2. 시스템 반도체(System semicondutor)

(1) 정보를 연산 및 처리 > 모바일 프로세서(mobile processor) > SoC(system on Chip)의 형태 

SoC > (1) CPU(central processing unit) 중앙 처리 장치 , 논리 연산이나 명력을 해독 및 데이터 처리

             (2) NPU(neural processing unit) 사람의 신경망을 모사해서 데이터 처리

             (3) GPU(graphics processing unit) 그래픽 처리

             (4) Mutimedia 사진이나 영상신호를 변환 후 storager에 저장

             (5) MODEM 통신 기능

             (6) ISP(image signal processor) 이미지 센서를 통해 들어오는 데이터 가공

 

(2) 센서(sensor) > 인간의 오감을 구현한다고 생각하면 됨

광선세,음향센서,온도센서,압력센서 등등

 

(3)  NFC(near field communication) 근거리 무선통신 반도체

 

(4)  POWER IC 전자기기의 사용 전력을 효율적으로 공급, 관리

 

(5) DDI (display driver ic) 디지털 영상 신호를 아날로그 신호로 변환

 

3. 차세대 반도체

많은 용량(집적도),대역폭 향상,저전력화

 

(1) Z-AND memory

플래시 메모리의 비휘발성과 대용량의 특성을 기반,

빠른 데이트 전송 속도를 구현한 SCM(Storage Class Memory)

저지연(Low latency) 특성을 가짐

 

(2) MRAM(magnetic RAM)

자성을 이용한 메모리

RAM+비휘발성

 

(3) PRAM(phase-change RAM)

물질의 상의 변화를 이용해 정보를 저장

 

(4) RRAM(resistive RAM)

재료의 저항 변화를 이용해 정보를 저장