2장. IC <집적회로>

 

 

목차

1.  IC 란?

IC란 Integrated Circuit의 약자로서, 한국어로 번역시에는 집적회로라고 합니다.

 

여기서 잠시 시간을 거슬러 올라가서 80년대로 가봅시다.

80년대 PCB기판을 뜯어보면 다음과 같은 기판을 흔하게 볼 수 있습니다.

 

보시다시피 콘덴서와 트랜지스터, 인덕터,저항이 덕지덕지 붙어있는게 보이실겁니다.

콘덴서와 인덕터 저항은 쉽게 생각하면 AC 교류에서의 가변저항이라 이해하면 됩니다.

트랜지스터는 차후에 소개하겠지만 이들을 제어하는 역할로 쓰입니다.

하지만 보시다시피, 너무 덕지덕지 붙어있어서 이게 보기가 좀 그렇죠??

 

이들을 하나의 칩에서 구현하자는 아이디어가 바로 집적회로입니다.

 

 

 

1-1. IC의 분류

IC의 분류는 크게 다음과 같습니다.

1. 트랜지스터 소자에 따른 분류

• BJT
• MOSFET

2. 사용용도에 따른 분류

• 메모리 
  • RAM  
    • DRAM 
    • SRAM
  • ROM 
    • Mask ROM
    • PROM
      • EPROM
      • EEPROM
      • 플래시 메모리 
• 마이컴 
• ASIC
  • 게이트 어레이
  • 셀베이스 IC
  • 임베디드 어레이 

 

이제부터 이들이 무엇인지를 차근차근 살펴보도록 하겠습니다!

 

2.  메모리

2-1. 휘발성 메모리 RAM

먼저 휘발성 메모리인 RAM에 대해서 알아보도록 합시다.

RAM은 Random Access Memory의 준말로서 휘발성 메모리란 말그대로 작동을 종료시에 데이터가 소멸이 되는 메모리를 의미합니다.

 

2-1-1. DRAM 

DRAM은 Dynamic RAM으로서 동적램이라고 부릅니다.

 

커패시터의 충전에 따른 데이터의 보관이 원리이고 이 원리는 차후에 자세하게 이야기할 예정이니 오늘은 개념만 알고 갑시다.

 

주로 컴퓨터의 메모리에 사용이 됩니다.

 

 

2-1-2. SRAM 

SRAM은 Static RAM의 준말로써, 데이터의 보관원리는 디지털 논리회로에서 다룰 래치와 플립플롭을 사용합니다.

주로 CPU내부의 캐시메모리에서 사용이 됩니다.

 

 

 

2-2. 비휘발성 메모리 ROM

RAM이 데이터가 날라간다면 ROM은 데이터가 날라가지 않는 비휘발성 메모리입니다.

ROM은 Read Only Memory의 준말입니다.

 

아마 고전게임을 좋아하시는 분들이라면 롬파일이라는 단어를 많이 들어봤을텐데, 이 롬파일이 바로 ROM입니다!

2-2-1. Mask ROM

Mask ROM이란, 공장에서 대량으로 찍어내기 용이하게 오직 데이터의 Read만이 가능하게 만든 ROM입니다.
어찌보면 ROM이라는 단어에 알맞는 가장 기본적인 녀석이라 볼 수 있지요.
Mask ROM은 현재에도 쓰이고 있으며, TV와 냉장고와 같은 가전제품내에서도 사용이 됩니다.

게임을 좋아하신다면 과거에 게임팩을 떠올리실텐데 그게 바로 Mask ROM입니다!

 

 

 

2-2-2. PROM

PROM은 Programmable ROM의 준말로서, 오직 한번만 프로그래밍을 해서 수정이 가능한 롬을 의미합니다.
여기서 한발자국 더 나아간게 아래에 소개할 EPROM입니다. 

2-2-3. EPROM

데이터의 삭제 횟수에 제한이 없는 PROM으로서, Erasable ROM의 준말입니다.
데이터를 삭제하는데 있어서 자외선을 통해서 삭제를 해야한다는점때문에 현재에는 잘 쓰이지 않는 방식입니다.

가장 대표적인 예시로서 오락실 게임중 유명한 스트리트 파이터2를 예시로 들 수 있겠습니다.

 

과거 90년대에는 EEPROM이 없던 시절이라 스트리트파이터2와 같은 오락실의 게임 기판을 재활용하기가 상당히 어려웠습니다.

스트리트 파이터2는 아래와 같은 버전업을 계속 해왔었습니다.

 

 

요즘이야 인터넷으로 데이터를 다운받아서 업데이트를 하지요?

 

그렇지만 당시에는 인터넷이 발달하기 이전의 시대라서 게임 기판을 캡콤 본사에 보내서 캡콤측에서 보상판매하는식으로 하고는 했습니다.

 

 

하지만 캡콤입장에서 매번 새로운 기판을 만드는게 매우 금액적으로 손실이 컸다고 판단하고, 캡콤은 기판을 EPROM으로 바꿔서 캡콤측에서 게임 업데이트를 시켜준 후 각 오락실 점주들에게 보내는 방식을 채택했었습니다.

 

 

이는 기판의 재활용이 가능하다는 점 때문에 획기적인 방식이었고 이후 다른 게임사들도 채택하는 방식이 되었습니다. 

2-2-3. EEPROM, Flash Memory

EEPROM은 Electrically Erasable PROM의 준말로서, 위에서 자외선을 써야하는 방식을 전기적으로 지우는 방식이라 할 수 있습니다.

Flash Memory는 EEPROM과 거의 유사한데, 다른점이라면 다음과 같습니다.

 

데이터를 바이트 단위로 할것이냐? 블록단위로 할것이냐?

바이트 단위로 정밀한 수정을 요구한다면 EEPROM을 사용하며 블록단위로 데이터의 수정을 한 뭉텅이로 하고 싶다면 Flash Memory를 사용합니다.

따라서 EEPROM은 현재 파라미터의 저장과 같은 설정과 관련된 곳에 사용이 되며 Flash Memory는 대용량 데이터를 다루는 곳에 사용이 됩니다. 

Flash Memory의 대표적인 예시로는 우리가 흔하게 쓰는 USB가 있습니다.

 

3. 마이컴

마이컴이란 Micro Computer로서, MCU라고도 불립니다.

IC집적회로 안에 입출력 기능<I/O> + 연산 프로그램<CPU> + 저장<ROM> + 임시저장<RAM>이 가능한 초소형 컴퓨터입니다.

가장 대표적으로서, 아두이노 칩안에 내장이 되어있는 ATmega와 STM32가 있습니다.

 

 

즉, 이 안에 컴퓨터의 기능이 있는 초소형 컴퓨터라는 셈입니다.

 

asic에 대한 내용은 다음장에서 설명하도록 하겠습니다.