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[Hello, Chips! 20화] 대망의 마지막 챕터! 반도체 어디까지 알고 있니? 반도체 복습 2탄





[Hello, Chips! 20화] 대망의 마지막 챕터! 반도체 어디까지 알고 있니? 반도체 복습 2탄


헬로칩스 시즌 1이 어느덧 마지막 회를 맞이했습니다. 지난 시간에 이어 이번 20화에서는 시스템 반도체와 반도체 제조에 대해 복습해보면서 마무리하는 시간을 가져보려 합니다. 지금까지 배워왔던 내용을 한 번 더 꼼꼼하게 살펴보도록 하겠습니다.



먼저 4차 산업혁명을 이끌어갈 핵심인 시스템 반도체에 대해 복습해보겠습니다. 시스템 반도체의 대표적 유형인 SoC(System On Chip)은 다양한 기능을 필요로 하는데요. 하나의 회사가 이 모든 것들을 설계하기는 힘들기 때문에 다른 회사로부터 IP(Intellectual Property)를 공급받는 형태로 운영됩니다. 이렇게 구입한 IP들을 효율적으로 작동하도록 최적화하는 기술이 핵심이죠. 삼성전자는 IP개발뿐 아니라 이러한 IP들을 효율적으로 설계하는 역할도 하고 있는데요. SoC 중 가장 복잡하고 다양한 기능을 가진 모바일AP에 대한 내용은 영상을 통해 확인하세요!



다음은 최근 가장 핫한 IP인 인공지능입니다. 인공지능에 가장 최적화된 IP는 바로 NPU(Neural Processing Unit)인데요. 사람이 생각하는 뉴럴 프로세싱의 알고리즘을 가장 효율적으로 계산할 수 있는 기술로, 사람의 ‘뇌’역할을 한다고 볼 수 있습니다. 얼마 전에 있었던 한돌과 이세돌 씨의 바둑 대국이 바로 이 기술을 바탕으로 하는데요. NPU가 스마트폰에 탑재되면 스마트폰 스스로 인공지능의 역할을 하는 온디바이스(On-device) AI 시대가 열릴 것입니다. 이 외에도 성능을 제어하고 관리하는 CPU(Central Processing Unit)와 그래픽 처리에 최적화된 GPU(Graphics Processing Unit)도 알아두면 좋겠습니다.



사람의 눈(망막) 역할을 하는 시스템 반도체 제품도 있습니다. 바로 이미지 센서인데요. 이미지 센서는 빛의 신호를 디지털 신호로 바꿔주는 역할을 합니다. 휴대기기의 소형화에 따라 이미지 센서는 점점 작아지는데 이미지 센서가 표현할 수 있는 화소 수는 점차 증가하는 추세인데요. 픽셀이 지나치게 작아지면 정해진 곳에 상이 맺히지 않고 주위 픽셀로까지 넘어가버리는 ‘간섭현상’이 일어날 수 있습니다. 이를 극복하기 위해 삼성전자는 픽셀과 픽셀 사이에 벽을 치는 ‘아이소셀(ISOCELL)’을 독자적으로 개발했습니다. 그 밖에 전력을 관리하는 소자인 PMIC(Power Management IC)의 역할과 삼성전자가 17년째 1위를 지키고 있는 시스템 반도체 제품인 DDI(Display Driver IC)는 영상을 보면서 복습해 보시기 바랍니다.



마지막으로 본격 반.잘.알이 되기 위한 최종 관문! 반도체 기술과 공정, 소재, 원리까지 꼼꼼하게 살펴보겠습니다. 최근 기술 발전으로 반도체가 10나노미터 이하의 크기로 점점 작아지고 있는데요. 이때 소자의 흐름을 조절해주는 게이트(Gate)까지 함께 작아지면서 전류가 흐르지 않아야 할 때 흐르는 ‘누설전류’ 현상이 발생하게 되었습니다. 누설전류를 막기 위해 소자 구조 역시 개발되었는데요. 게이트가 접촉하는 면적을 기존 평면에서 3면으로 넓힌 트랜지스터 구조가 ‘핀펫(FinFET)’이고, 이 구조를 좀 더 발전시켜 게이트가 접촉하는 면적을 4면으로 한 끝판왕 기술이 GAA(Gate All Around) 구조입니다. 



반도체를 외부 손상으로부터 보호하기 위해 절연체로 감싸는 ‘패키징’ 기술도 기억해야 할 중요 포인트입니다. 과거에는 패키징이 크게 중요하지 않았지만 최근에는 그 역할이 매우 강화되었습니다. 스마트폰이 점차 얇아지고 소형화되면서 패키징 두께도 얇아지고 있기 때문입니다. 휴대전화의 발달이 반도체 시장의 큰 발달을 가져오게 된 것이죠. 최근에는 용량과 속도를 최대한으로 끌어올릴 수 있는 패키징 기술인 TSV(Through Silicon Via)도 등장했는데요. 더 자세한 내용은 헬로칩스 20화를 통해 확인해 보세요!



지금까지 배운 반도체 지식들을 2주간 속성으로 정리해봤는데요. 복습하면서 혹시 기억이 가물가물했던 내용이 있다면 헬로칩스 1화부터 다시 한번 보는 것도 좋을 것 같습니다. 헬로칩스가 여러분의 반.알.못 탈출을 응원하겠습니다. 그럼 시즌 2로 다시 만나요!



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