반도체란 무엇인가?

반도체란 무엇일까요? 반도체란 말 그대로 도체와 부도체의 중간적 특성을 가진 부품으로 현대를 살아가는 우리에게 꼭 필요한 것입니다. 예를 들어서 우리가 사용하는 핸드폰, TV뿐만 아니라 모든 전자기기를 만들기 위해서는 꼭 이 반도체들이 필요합니다. 

 

 

도체란 무엇일까요? 말 그대로 전기가 통하는 물질을 도체라고 합니다. 철, 구리, 은 등 전기가 잘 통하는 금속류가 대표적인 도체입니다. 반대로 부도체란 무엇일까요? 도체와 반대의 의미로 전기가 통하지 않는 것들입니다. 예를 들어, 나무, 고무, 천 등 전기가 잘 통하지 않는 재료들입니다. 부도체는 절연체라고도 많이 쓰입니다. 그러면, 반도체는 무엇일까요? 쉽게 설명하며 댐을 생각하시면 됩니다. 물이 흐르는 곳에 댐을 쌓으면 물은 댐의 높이만큼 도달하지 않으면 물이 흐르지 않았다가, 댐의 높이를 넘게 되는 순간 물이 흐르게 됩니다. 이처럼, 특정 조건에서 전기가 통하지 않다가 어떤 특정 조건에 도달하게 되면 전기가 흐르도록 해 주는 것입니다. 예를 들어, 3V 미만에서는 전류를 차단하여 전기가 통하지 못하도록 하다가, 3V가 넘는 순간 전류가 흐르도록 하여 전기가 통하게 해 주는 것입니다.

 

이러한 반도체의 대표적인 것이 다이오드와 트랜지스터입니다. 다이오드는 전류의 흐름을 제어하는 것이고, 트랜지스터는 전류를 증폭시키는 역할을 해 주는 것입니다. 아래 그림에서 왼쪽에 발이 두 개 달린 것이 다이오드이고, 오른쪽 그림과 같이 발이 3개 달린 것이 트랜지스터입니다. 다이오드와 트랜지스터에 대해서는 다음 기회에 좀 더 자세히 설명해 드리겠습니다. 이러한 트랜지스터를 실리콘이라는 물질 위에 구현해 놓은 것은 반도체입니다. 일반적으로 핸드폰 TV 등 전자기기에 들어가는 IC(Integrated Circuit 집적회로)라고 하는 것들입니다. 아직 다소 생소하실 수도 있지만, 조금만 보시다 보면 자연스럽게 이해가 되니 걱정하지 않아도 됩니다.

다이오드와 트랜지스터

반도체는 크게 시스템 칩과 메모리 칩으로 구분이 됩니다. 시스템 칩은 데이터를 처리하는 반도체로, 저희에게 잘 알려진 인텔의 CPU나 엔비디아의 GPU가 여기에 해당합니다. 아울러, 메모리 칩은 삼성이나 하이닉스의 DRAM 및 NAND가 해당하며 Data를 저장하는 칩입니다. 간혹, 시스템 칩과 메모리 칩 중 어느 것이 더 중요한지 문의하시는 경우가 있는데, 시스템을 구현하기 위해서는 데이터를 저장해야 하고 이 저장된 데이터를 불러와서 처리해야 하므로 시스템 칩과 메모리 칩 모두 시스템 구현을 위해 중요합니다.

 

CPU와 메모리

 

모든 전자제품에는 반도체가 필수이기 때문에 요즈음은 반도체를 "산업의 쌀"이라고 합니다. 즉 반도체 없이는 어떤 전자기기도 만들 수가 없기 때문입니다. 이러한 반도체는 눈부시게 발전하여 왔습니다. 이러한 반도체는 전자기기의 크기 감소 및 성능향상을 위해 미세공정을 개발해 왔으며 마이크로 단위를 넘어 나노 단위 기술로 개발 중입니다. 아마 멀지 않아 나노 영역을 뛰어넘는 기술이 개발될 수도 있을 것 같습니다. 아울러, PC, 스마트폰 전통적인 산업영역뿐만 아니라 현재 주목받고 많은 기업이 선점을 위해 노력하는 AI 기술을 위해서도 반도체는 필수적인 부품이 될 것입니다.