반도체 입문-반도체에 대하여

반도체라는 단어를 쉽게 접할 수 있는 시대가 되었음에도 불구하고,

여전히 반도체가 무엇인지 모르는 사람이 많습니다

 

반도체를 이해하기 위해선 같은 카테고리에 있는 도체,부도체와의 차이를 알아야합니다

 

전기 전도체 (electrical conductor)는 전도도가 높아서 전기가 통하기 쉬운 재료를 말합니다. 이를 줄여말한 것이 도체입니다. 물리,전기공학에서 도체는 전류를 한방향 또는 여러방향으로 흐르게 해주는 물질의 한 종류입니다.

예시로, 전기를 흐르게 해주는 전선이 일종의 도체인 것입니다

 

전기 절연체는 전류가 자유롭게 흐르지 않는 물질입니다. 전기를 통하기 쉬운 도체(전기전도체) 비교해서 부도체라고하는 것이죠. 절연체는 반도체나 전도체보다 더 높은 저항률을 가지고 있고 예시로는 비금속이 있습니다.

 

반도체는 앞서 알아본 도체와 부도체의 전기 전도도 값 사이에 있는 물질입니다.

일반적으로 비저항은 온도가 상승함에 따라 떨어지며, 금속은 반대의 방식으로 행동합니다. 많은 경우 불순물을 결정 구조에 도입하여 전도 특성이 유용한 방식으로 변경될 수 있습니다. 예를 들어 실리콘의 전도성은 5가 원자 또는 3가 원자를 소량 첨가함으로써 증가합니다. 이 과정을 도핑이라고 합니다.

이 결과로 만들어지는 반도체를 도핑된 반도체 또는 외인성 반도체라고 합니다. 도핑과 별개로 반도체의 전도성은 반도체의 온도를 증가시킴으로써 향상될 수 있습니다. 이것은 온도가 증가함에 따라 전도성이 감소하는 금속의 거동과 반대되는 것입니다.

 

 

반도체의 종류는 크게 시스템 반도체와 메모리 반도체로 나눌 수 있습니다.

 

 

시스템반도체(비메모리 반도체)

디지털화된 전기 데이터의 계산, 제어, 변환, 처리 등의 처리 기능을 수행하는 반도체로, 외국에선 논리연산을 한다는 의미에서 로직 칩이라고 불립니다. 
시스템 반도체는 메모리 반도체와 LED 칩을 제외한 모든 반도체로, 하나의 칩에 여러기능을 통합하여 경제,편의성을 극대화시틴 것입니다. 다양한 전자 제어 기술을 하나로 결합해야하기 때문에 시스템 개발이 어려운 편이나, 기업의 필요나 상황에 맞게 기능이나 제조 방법을 구성할 수 있어 필수적인 요소로 꼽힙니다.
시스템반도체의 대표적 요소로는 인텔의 중앙처리장치(CPU), 시스템온칩(SoC)가 있으며, 기기종류에 따라 마이크로 컴포넌트(마이크로 집적회로), 주문형 반도체(ASIC), 광학 반도체, 아날로그 IC, 로직 IC(로직 회로로 구성된 반도체) 등으로 구분할 수 있습니다.

메모리반도체

컴퓨터에 정보를 저장하는 기능을 수행하는 반도체로, 정보를 저장·보관하고 필요한 시점에서 빼낼 수 있습니다. RAM (랜덤 액세스 메모리) 및 ROM (읽기 전용 메모리)으로 나눌 수 있습니다.

DRAM(Dynamic RAM)과 SRAM(Static RAM)을 포함한 다양한 종류의 RAM이 있으며, 각각 속도, 비용 및 전력 소비 측면에서 고유한 특성을 가지고 있습니다. RAM에 관한 자세한 내용은 다른 포스트에서 다뤄보도록하겠습니다.

RAM은 데이터에 빠르게 액세스할 수 있지만 휘발성이 있으므로 전원을 제거하면 내용물을 잃게 됩니다. 반면 ROM은 전원이 없어도 데이터를 유지하고 시스템에 영구적으로 저장하고 액세스해야 하는 펌웨어 및 소프트웨어를 저장하는 데 사용됩니다. 메모리 반도체는 전자 장치의 필수 구성 요소로 컴퓨터와 스마트폰에서 임베디드 시스템 및 IoT 장치에 이르기까지 광범위한 응용 분야에서 데이터 저장 및 검색이 가능합니다.