안녕하세요~흥미롭고 재미있는 과학 흥. 재. 과입니다!
삼성전자는 최근 평택에 반도체 4~6 공장을 증설하기로 발표하면서
국내 최대의 반도체 공장으로 인한 파급효과에 대해 관심이 많아졌습니다!
왜 반도체에 대한 수요는 끊이질 않고 있으며
왜 반도체가 전자기기의 핵심 부품인지 궁금하지 않으신가요??
먼저 반도체는 어떠한 조건에서 전압을 인가하면 전기가 흐르는 물질입니다.
참고
도체는 전기가 잘 흐르는 물질
부도체는 전기가 흐리지 않는 물질
반도체는 도체와 부도체의 중간성질을 띄는 물질
반도체는 크게 메모리와 비메모리 반도체로 나뉘는데,
오늘은 메모리 반도체의 원리와 그 비전에 대해 알아보겠습니다!
메모리 반도체(삼성전자, SK하이닉스)
메모리 반도체시장에서의 한국은 70%를 삼성전자와 SK하이닉스가 점유할 만큼 강대국입니다.
흔히들 반도체 강국이라고 표현되는 것은 이 메모리 반도체를 의미하는 것이죠.
메모리 반도체는 한마디로 저장공간을 말합니다.
저희가 컴퓨터로 문서를 저장하거나 핸드폰으로 사진이나 영상을 찍으면
이 메모리 반도체에 저장되는 것이죠.
이 메모리 반도체는 크게 두 가지의 종류로 나뉩니다.
1. 디램(DRAM, Dynamic Random access Memory)
DRAM은 전원이 꺼지게 되면 저장된 내용이 사라지는 휘발성 메모리를 뜻합니다.
DRAM은 얼마나 전자를 빠르고 효과적으로 전달시키는 것이 관건인 기술입니다.
뒤에 나올 NAND와는 정보의 처리 속도가 매우 빠릅니다.
이러한 정보들은 이진법("0"과 "1")으로 나타낼 수 있고 이를 읽고 저장하는 것이죠
Cell이라는 공간 안에 얼마나 많은 데이터를 저장할 수 있으며(Capacity, 높은 용량)
얼마나 빠르게 데이터 이 "0"과"1"을 읽고 쓰는가(Access Speed, 빠른 속도)가
좋은 품질의 DRAM을 결정하는 것입니다.
저장공간이 많을수록 좋다는 것은 Cell의 개수에 따라 결정되기에
최대로 많이 넣을 수 있게끔 설계됩니다.
즉, 아주 고밀도의 DRAM을 설계하여 용량을 크게 만드는 것이 관건이죠.
2. 낸드플래시(NAND Flash)
NAND는 아까 DRAM과는 다르게 전원이 꺼져도 정보가 없어지지 않는 반도체입니다.
NAND의 핵심 기술은 바로 "적층"입니다.
데이터 저장 역할을 하는 셀을 많이 쌓아 올릴수록 저장공간이 많아지기 때문이죠.
그렇다면 많이, 촘촘하게 쌓기만 하면 좋은 품질의 NAND를 만들 수 있는 것 아닐까요?
아쉽게도 전류가 흐를 시 발생하는 전기저항으로 인해 열 문제가 발생하게 됩니다.
셀이 많으면 많을수록 저항은 더 많고, 촘촘하면 촘촘할수록 열의 분산이 어려워지는 것이죠.
따라서 어떤 방식으로 적층을 하느냐! 이것이 좋은 NAND를 만드는데 관건입니다.
현재 삼성과 SK하이닉스는 128층 적층기술로 양산 중이며
200단의 적층을 위해 많은 연구 개발진들이 노력 중인 분야입니다!
(만약, 상온상업 초전도체가 개발된다면 이러한 열 문제도 없어지기에 더 많은 데이터 저장이 가능해지겠죠)
NAND와 DRAM의 관계를 도서관에 비유해 볼까요?
- NAND : 도서관에 여러 종류의 책들이 들어 있는 공간
- DRAM : 읽을 책들을 여러 권 골라서 책상 위에 두는 공간
즉, DRAM은 원하는 정보들만 빠르게 읽을 수 있도록 필요한 공간인 것이며,
다 읽은 책들은 NAND라는 공간에 넣어두는 것입니다!
만약 DRAM이 없다면 원하는 정보를 찾기까지 아주 많은 시간이 걸리겠죠?
마찬가지로 컴퓨터의 CPU를 예로 들어본다면,
CPU는 엄청난 양의 데이터를 처리하는데
그중 필요한 데이터를 NAND로 작업하면 처리속도가 너무 느려집니다.
때문에 DRAM으로 우선처리하고 이후 사진, 문서, 영상 등 필요한 데이터는 NAND에 저장해 놓게 됩니다.
이러한 메모리 반도체는 거대한 데이터센터가 무엇보다도 중요한데,
정보처리 기술이 발전할수록 필요한 데이터의 양은 많아지기에 메모리 반도체의 수요는 더욱 커집니다.
대표적인 예로 5G, 사물인터넷(IoT-컴퓨터, 에어컨, 의료기기, 스마트팩토리 등)에는
메모리 반도체가 필수적으로 들어가게 되는 것이죠!
다음 포스팅에서는 비메모리 반도체에 대해 알아보겠습니다!
이상 흥. 재. 과였습니다!
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