반도체 종류/ 메모리반도체? 시스템 반도체?차량용 반도체?

 

"반도체 총정리1-2 반도체 종류"

 

2021.04.03 - [주식시황+관련주+이슈테마] - 반도체 뜻/ 집적회로(IC), 반도체 소자/반도체 종류

반도체 뜻/ 집적회로(IC), 반도체 소자/반도체 종류

 

▲1-1에서 반도체의 기본뜻과 반도체 소자에 대해 정리해 봤다면,

오늘 1-2에선 핵심인 메모리반도체와 비메모리반도체/ 시스템 반도체 개념을 정리해보도록 하자!

 

5. 메모리 반도체 6. 비메모리 반도체  7. 시스템 반도체 ①중앙처리장치(CPU)/ 마이크로프로세서(MPU) ② 마이크로컨트롤러 / MCU ③디지털 신호 처리 장치 (DSP) ④애플리케이션 프로세서(AP) ⑤DDI ⑥ 전력 관리 집적 회로( PMIC) ⑦차량용 반도체 ⑧주문형 반도체 (ASIC) ⑨SoC ⑩이미지 센서

 

이순서대로

레츠꼬우!

 

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5. 메모리 반도체

memory chip

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■ 정보를 저장하기 위한 집적회로(IC).

■ 트랜지스터 및 커패시터로 구성된 회로인 단위 셀을 2차원으로 무수히 배열한 형태.

■ 기능이 단순한 반면 수요가 많아 대규모 투자를 바탕으로 대량 생산방식이 가능.

 

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① 휘발성 메모리 - 전원이 꺼지면 저장된 자료가 사라짐.

램 (RAM , random-access memory/ 임의접근기억장치) -기억된 내용을 마음대로 읽거나 변경시킬 수 있는 기억장치로서 주로 주기억장치에 사용함.

 

# DRAM, SRAM

	에스램(SRAM, Static RAM)/ 정적 램	디램(DRAM, Dynamic RAM)/ 동적 램(막기억장치)
특징	기억 장치에 전원이 공급되는 한 정보가 유지	저장된 정보가 시간에 따라 소멸되기 때문에 주기적으로 재생시켜야 함.
장점	DRAM보다 데이터 처리속도가 빠르다.	SRAM에 비해서 회로구성이 간단하여 고집적화가 가능해 가격이 저렴하다
단점	회로가 복잡하여 집적도가 낮고, 대용량으로 만들기 어려워 값이 매우 비싸다.	다소 속도가 떨어짐
사용	소용량의 메모리나 캐시메모리(cache memory)에 주로 사용	일반적인 기억장치에 사용

 

 

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② 비휘발성 메모리 - 전원이 없는 상태에서도 데이터가 계속 저장 됨.

▶ 예전 → 읽기 전용 메모리 (ROM), 프로그램 가능한 읽기 전용 메모리 (PROM)- 수정불가, 삭제가능한 읽기 전용 메모리 (EPROM), 전기신호로 지울 수있는 읽기 전용 메모리 (EEPROM) 

 

▶ 요즘 → 플래시 메모리

저장된 데이터를 보존하는 롬(ROM)의 장점과 정보의 입출력이 자유로운 램(RAM)의 장점을 모두 지니고 있음.

 

# 플래시 메모리 (Flash Memory)

칩을 연결하는 방식에 따라 낸드(NAND) 형과 노어(NOR)형으로 나뉨.

	낸드플래시메모리	노어플래시메모리
연결 방식	셀을 수직(직렬)으로 배열	셀을 수평(병렬)으로 배열
장점	제조단가가 싸고 소형화가능,저장용량이 크다.	처리속도가 빠르고 데이터 안전성이 우수하다.
단점	읽기 속도가 느리다.	저장용량이 적고 소비전력이 많이 든다
쓰임새	USB드라이브나 SSD 등의 저장매체, 디지털 카메라, MP3, 스마트폰 등	일반휴대전화, MMC(멀티미디어카드) 등

 

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6. 비메모리 반도체 

non-memory chip

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■ 메모리 반도체를 제외한 모든 반도체.

■ 연산, 추론,학습, 변환, 감지 등 정보를 처리하기 위해 제작됨.

■ 특수한 기능을 하기 때문에 고도의 회로설계 기술을 필요로 하고, 소량 다품종의 고부가가치형 생산 체제임.

 

■ 대표적인 비메모리 반도체   ① 컴퓨터 중앙처리장치(CPU)/ 마이크로프로세서(MPU),  ② 마이크로컨트롤러 / MCU ③ 디지털 신호 처리 장치 (DSP) ④ 스마트폰에서 CPU역할을 하는 애플리케이션 프로세서(AP) ⑤ DDI ⑥ 전력 관리 집적 회로( PMIC) ⑦ 차량용 반도체 ⑧ 주문형 반도체 (ASIC) ⑨ SoC ⑩ 이미지 센서 ▼▽▼ 밑에서 자세히 다룸▼▽▼

 

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# 비메모리 반도체를 시스템 반도체, 광개별소자로 한번 더 세분화 해서 쓰기도 한다.

 

# 해외에선 비메모리 반도체나 시스템반도체 등의 용어를 안 쓴다. 다 비공식적인 단어임을 알아두자!

 

# 우리나라에선 비메모리 반도체랑 시스템 반도체가 같은 의미로 통용되서 쓰인다.

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7. 시스템 반도체

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■  비메모리반도체 대부분이 전자기기의 시스템을 제어하고 운용하기에 시스템 반도체라고도 한다.

쉽게 보면 비메모리반도체 중에서 센서 빼고는 다 시스템 반도체라고 생각하면 되겠다.

 

 

■  시스템 반도체를 마이크로컴포넌트, 로직IC, 아날로그 IC 이렇게 세 가지로 분류하기도 한다.

별로 큰 의미는 없으니 이렇게도 분류하는 구나..하고 넘어가면 되겠다.

 

▶  마이크로컴포넌트 (Micro Component)

주로 연산과 제어 기능을 담당하며 PC와 응용기기의 두뇌역할을 함

ex) 마이크로프로세서(MPU/CPU), 마이크로컨트롤러(MCU), 디지털 신호 처리 장치 (DSP)

 

▶ 로직IC

NOT, OR, AND 등의 논리회로로 구성되어 연산, 기억, 전송, 변환 기능을 수행해 특정부분을 제어함.

ex) AP, DDI

 

▶ 아날로그 IC

소리, 빛 등의 각종 아날로그 신호를 컴퓨터가 인식할 수 있는 디지털 신호로 변환해 필요한 연산을 수행함.

ex) 전력관리, 입출력 인터페이스, 신호 감지·증폭 등

 

 

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이제부터가 자주 보이는

비메모리 반도체 대표주자들-이면서,

집적회로(IC) 대표주자들!

 

더 많이 있지만 우선은 이정도로만 정리해 보자.

 

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① 마이크로프로세서 (microprocessor, MPU: micro processing unit )

= 컴퓨터의 중앙 처리 장치(CPU)

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■ 중앙 처리 장치(CPU)는 컴퓨터 전체 시스템의 위치와 입장에서 나온 말이고, 마이크로프로세서는 동작 방식에서 나온 말로 서로 같다.

 

■ 기억, 연산, 제어 기능을 수행.

■ 디지털 데이터를 입력받고, 메모리에 저장된 지시에 따라 그것을 처리하고, 결과를 출력으로 내놓는 다목적의 프로그램 가능한 전자 부품. 

 

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② 마이크로컨트롤러(microcontroller) / MCU(micro controller unit)

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■ 마이크로프로세서, 메모리, 입/출력 모듈 등 을 하나의 칩 위에 구현해 정해진 일을 수행하도록 프로그래밍된  원칩(One Chip) 컴퓨터.

■ MCU는 특정 시스템을 제어하는데 사용 함.

단순 시간예약에서부터 특수한 기능에 이르기까지 제품의 다양한 특성을 컨트롤하는 역할.

 

냉장고, 전자레인지,세탁기 등의 대부분의 가전 전자제품의 두뇌역할을 함. 그 외에도 오토모바일 엔진 컨트롤 시스템, 체내 주입식 혹은 휴대용 의료기기, 리모콘, 프린터 등의 사무기기, 파워서플라이, 장난감 등에 사용된다.

 

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③ DSP (digital signal processor/ 디지털신호 처리장치)

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■ 디지털 연산으로 신호를 처리하는 마이크로 프로세서.

아날로그 신호를 측정하고 걸러내고 압축 한 후 아날로그 데이터를 0과 1로 표시되는 디지털 신호로 변환하여 고속 처리와 연산을 할 수 있는 장치.

 

■ DSP는 빠른 속도로 디지털 신호를 처리할 수 있기 때문에 영상과 음성, 데이터 등을 사용하는 정보가 많은 가전제품, 멀티미디어 기기, 특히 오디오/ 영상 신호 처리 분야에 많이 쓰인다.

 

 

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④ 애플리케이션 프로세서(AP, application processor)

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■ 스마트폰, 태블릿, 스마트TV 등 에서 PC의 중앙처리장치(CPU)에 해당하는 핵심 부품.

 

■ CPU(중앙처리장치)와 달리 CPU뿐만 아니고 그래픽처리장치(GPU), 통신칩(3G, 블루투스, Wi-Fi 등), 센서, 메모리, 멀티미디어 등 여러 기능을 하나로 합친 SoC(System on chip, 단일 칩 시스템) 형태.

 

■ 모든 애플리케이션 구동과 시스템장치, 여러 인터페이스 장치 등을 제어하고 관장함.

 

■ 부피가 작은 만큼 공정도 까다로워 단가가 비싸고 성능도 일반 연산 장치와 달리 느려서 PC나 컴퓨터에선 SoC를 잘 사용하지 않는다.

 

■ 스마트폰을 고를 때 보게 되는 ‘엑시노스’, ‘스냅드래곤’, ‘테그라’ 등이 이 애플리케이션 프로세서의 브랜드 이름이다. 

 

사진출처- 삼성전자

 

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⑤ DDI  (디스플레이 드라이버 집적회로 Display Driver IC)

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■디스플레이를 구동하는 반도체

 

■ 전달받은 디지털 신호를 RGB 아날로그 값으로 전환하여 스마트폰, 태블릿PC, TV용 디스플레이 패널에 전달해 영상을 구현.

 

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⑥ 전력 관리 집적 회로/ PMIC (Power management integrated circuit)

/ PMU(power management unit)

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■ 전력의 흐름과 방향을 제어해 전력 관리를 하는 IC.

핵심 기능을 수행하는 주요 칩에 필요한 전원이나 클록을 공급.

 

■ 직류 혹은 교류 형태의 전압·전류를 시스템에서 요구하는 적합한 형태와 크기로 변환하는 전력 변환, 전압 감시 및 저전압 보호, 배터리 관리 및 충전 기능 등 기능을 하나로 통합.

 

■  모든 전자기기에 들어가며, 5G 스마트폰에 6개의 PMIC가 들어감.

 

 

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⑦ 차량용 반도체 (automotive semiconductor)

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■ DRIVER IC(엔진등 고전류의 출력이 필요한 장치에 사용), POWER IC, 센서, DDI, MCU 등 여러 종류의 반도체가 사용된다.

내연기관 자동차에 들어가는 차량용 반도체 수는 200~400개고, 자율주행(3단계) 자동차에는 2000개 이상이 필요할 것으로 추정된다. 

 

■ 자동차용 반도체는 다양한 부분에 들어감.

내연기관 엔진 구동을 제어하는 파워트레인(동력전달장치), 섀시(차량의 차체/바디를 탑재하지 않은 상태),바디 등을 제어하고 첨단 운전 보조시스템(ADAS), 인포테인먼트(차량 내 정보를 제공하는 장치), 전자열쇠,차량 전후방 카메라, 조명, 운전대, 사이드미러 등

 

■ 전자제어장치 (ECU, Electrical Control Unit)

차량 내 각 센서로부터 신호를 받아들여 자동차의 엔진, 자동변속기,  구동계통, 제동계통, 조향계통 등 차량의 모든 부분을 제어.

 

 

■ 글로벌 시장에서 메이저 기업

차량용 반도체에 특화된 업체로 마이크로 콘트롤 유닛(MCU) 부품을 중심으로 함.

인피니언, NXP, 르네사스, 텍사스인스트루먼트(TI), ST마이크로일레트로닉스 등이 있다.

 

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⑧ ASIC (application specific integrated circuit/ 주문형 반도체)

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■ 고객이나 사용자가 요구하는 특정한 기능을 갖도록 설계, 제작된 주문형 IC.

 

■ 표준 IC (반도체 업체가 생산하는 범용성 높은 표준화된 반도체/ STANDARD IC)와 상대적인 개념.

표준형 반도체는 규격이 정해져 있어 일정 요건만 갖추면 어떤 전자제품에도 쓸 수 있다.

이에 반해 주문형 반도체는 특정 주문에 맞춰 생산하는 제품으로 분야별로 다른 필요한 기능을 충족시켜 준다.

 

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⑨ SoC (System on a Chip/시스템 온 칩)

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■ 전체 시스템에 필요한 모든 전자 부품을 단일 칩에 통합.

단일 기판에 여러 블록을 통합하면 비용과 낮은 전력 소비를 비롯한 여러가지 이점이 있다.

 

■ 하나 이상의 프로세서를 포함.  

 

■ SoC의 기능은 일반적으로 마이크로 컨트롤러의 기능보다 더 광범위하다.

마이크로 컨트롤러는 보통 마이크로프로세서, 메모리, 입/출력으로 이뤄졌고, 스마트 폰 SoC인 'AP'에는 그래픽, 카메라, 오디오 및 비디오 처리, 관리 칩, 무선 칩 등이 추가된다.

 

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⑩ 이미지 센서

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센서- 빛이나 물리적 신호를 전기 신호로 바꿔 정보를 습득하고 변환, 증폭.

■ 빛 에너지를 전기 에너지로 변환해 영상으로 만드는데, 카메라 필름과 같은 역할

 

 

▶ CIS (CMOS Image Sensor)

CMOS(상보성 금속산화막 반도체)구조를 가짐.

집적도가 높고 전력 소비량이 적어 배터리 수명이 중요한 스마트기기 시장에서 선호.

카메라 폰, 웹 카메라, 의학용 소형 촬영장비 등 전자 디지털 기기에서 일종의 전자 필름 역할을 함.

 

▶ CIS (전하결합소자:Charge-Coupled Device)

디지털 카메라, 광학 스캐너, 디지털 비디오 카메라, 천체 망원경, 스캐너, 바코드 판독기, 로봇 눈 등에 널리 사용.

 

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와우-

정리하고 보니 엄~청 길다.

하지만 슥 읽다가 보니 아리쏭했던 반도체 용어들의 뜻을 아주 정확히는 아니더라도, 대충 의미의 느낌은 알게 됐다.

반도체 관련 기사를 읽거나 관련주들을 볼 때 나오는 웬만한 단어들을 예전보다는 훨씬 알아보기 쉽게 됐음!

 

그럼 반도체 총정리 첫번째 '반도체 종류' 시간은 여기서 이만-

다음엔 '반도체 회사 종류'로 돌아오겠음.

뿅!

 

 

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