반도체란

서론

반도체는 반을 의미하는 Semi와 도체를 의미하는 Conductor의 합성어로 semi-conductor라고 부른다.

반도체를 알기 전에는 도체와 부도체, 절연체에 대해 알아야 한다.

 

 

• 도체 : 전기 흐름이 가능한 물체
• 전도체 : 전기가 잘 흐르는 물체
• 부도체 : 전기가 흐르지 않는 물체
• 절연체 : 저항이 커서 전기가 잘 흐르지 않는 물체

도체는 전류가 자유롭게 이동할 수 있는 매개체를 의미하며, 금속과 같이 전도성이 높은 물질들이 전류를 전달하는 도체로 사용된다.

부도체는 도체의 반대로 전류가 자유롭게 통과할 수 없는 매개체를 의미한다.

반도체는 전기도도가 도체와 부도체의 중간정도 되는 물질로 빛이나 열, 불순물을 가해주면 전기가 통하고 조절할 수 있는 물질을 의미한다.

 

그러면 도체도 아니고 부도체도 아니고 절연체도 아닌 반도체를 사용하는 이유는 뭘까?

그 이유는 전기 신호를 처리하고, 제어하기 위한 용도로 아주 용이하기 때문에 사용된다.

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반도체의 종류

반도체는 크게 데이터를 기억하는 메모리, 계산을 위한 비메모리로 나눈다.

 

메모리

메모리 반도체는 말 그대로 데이터를 기억하는 역하을 한다. 데이터를 기억하는 방식에 따라 램, 롬으로 나눠진다.

 

1. 램(RAM, Random Access Memory)

램은 전원이 꺼지면 저장된 데이터로 휘발성 메모리이다. 대신 읽고 쓰는게 자유로운 메모리이다. 데이터를 유지하는 방식에 따라 D램과 S램으로 구분한다.

• D램(Dynamic Random Access Memory)
  • 시간이 지나면 정보가 유실되는 특성이 있어서 주기적으로 refresh해주어야 정보가 유지된다.
• S램(Static Random Access Memory)
  • refresh 처리 없이도 전기가 유지되는 동안 정보가 사라지지 않고 D램보다 속도도 빠르다.

 

2. 롬(ROM, Read Only Memory)

롬은 전원이 꺼져도 데이터가 유지되는 비휘발성 메모리이다. 롬 메모리는 데이터를 수정할 일은 없지만 빠른 속도가 중요한 곳에 쓰인다. 초기 롬은 읽기만(Read Only) 가능했지만 롬의 일종인 플래시 메모리가 나오게 되면서 메모리에 쓰는(Write) 것도 가능해졌다.

• NAND 플래시 메모리
  • 데이터 저장 단위인 셀이 직렬로 배치, 읽기는 느리고 쓰기는 빠르다.
• NOR 플래시 메모리
  • 데이터 저장 단위인 셀이 병렬로 배치, 읽기는 빠르고 쓰기는 느리다.

 

비메모리

비메모리는 데이터를 단순 저장하는 용도가 아니라 만들어진 목적에 맞게 연산하는 반도체이다. 대표적으로 컴퓨터의 중앙 처리 장치인 CPU, 모바일 기기의 두뇌에 해당하는 AP 등이 있다.

 

• 종류
  • CPU(Central Processing Unit) : 컴퓨터의 두뇌
  • AP (Appication Processor) : 스마트폰의 두뇌
  • GPU(Graphics Processing Unit) : 그래픽을 처리
  • PMIC(Power Management Integrated Circuit) : 전원을 관리
  • DDI(Display Driver Integrated Circuit) : 디스플레이 픽셀 구동
  • CIS(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor) : 카메라에서 이미지를 포착