'삼성전자'와 함께 D램, 완.벽.정.리 | 반도체 백과사전 EP.8 D램 편

 

 

 

오늘은 메모리 반도체의 대표주자 D램을 준비했습니다.

 

-DDR의 정의-

 

D램에 대한 기본적인 내용은 예전 영상에서 다뤘기 때문에

오른쪽 상단의 링크부터 확인해 주시면

이번 영상을 이해하는 데 도움이 되실 겁니다.

 

전원이 꺼지면 데이터가 날아가는 휘발성 메모리지만

속도가 빠른 D램

D램은 어떻게 빠른 속도로 일을 처리할 수 있을까?

그 속을 파헤쳐 보겠습니다.

 

D램 안에는 정보를 저장하는 셀이 무수히 많습니다.

그 셀이 많을수록 용량은 더욱 커집니다.

정보를 저장하는 방인 셀은

전하가 차 있으면 1, 아니면 0으로

이진법 디지털 데이터를 저장하고 있습니다.

 

셀 하나는 트랜지스터 하나, 커패시터 하나로 이루어져 있습니다.

트랜지스터는 수도꼭지

커패시터는 전하를 담는 그릇이라고 생각하면 됩니다.

 

많은 그릇 중에 원하는 그릇에 수도꼭지만 틀어서

정보를 저장하거나 읽는 것인데

이런 매우 간단한 회로 구조 덕분에 속도가 빠른 겁니다.

 

그런데 이 그릇(커패시터)은 전하를 일시적으로만 보관하는 특징이 있습니다.

왜냐하면 그릇이 너무 얇아서

시간이 흐르면서 전하가 빠져나가 버리기 때문입니다.

 

이를 보완하기 위해 동적램인 D램은

전하를 보충하는 리프레시 작업을 해줍니다.

하지만 전원이 끊기면 리프레시 작업을 하지 못하기 때문에

저장했던 데이터를 잃어버리게 됩니다.

그래서 휘발성메모리라고 하는 것입니다.

 

그럼 단위 면적당 셀이 많을수록 무조건 좋은 것일까?

물론 맞지만 이를 위해서는 엄청난 기술력이 필요합니다.

 

회로를 구성하는 트랜지스터 간의 간격을 점점 더 줄이면 되는데

간격이 좁아지면 칩의 크기도 줄어드니

한 웨이퍼에 더 많은 칩을 만들 수 있습니다.

 

그러면 원가도 절감되어 가격도 낮아지고

소비전력도 줄일 수 있습니다.

쉽게 말해 휴대폰 배터리가 더 오래 가게 되는 겁니다.

 

그런데 이렇게 칩 사이즈를 줄이다 보면

그릇의 역할을 하는 커패시터도 점점 작아집니다.

 

그렇게 되면 그릇이 더 작고 얇아지는 건데

그러면 전하를 저장했는지 안 했는지도 알 수 없이

줄줄 새기만 할 수도 있습니다.

 

이러면 오류가 나기 때문에

이런 문제도 해결하면서 사이즈는 줄여나갈 수 있는

엄청난 기술력이 필요한 겁니다.

 

 

뉴스를 보다 보면 또 많이 보이는 용어

DDR4, DDR5는 무엇을 의미하는 걸까?

 

이는 D램 제품의 세대를 의미합니다.

D램은 각 세대별로 기능, 속도, 모양이 다릅니다.

그런데 왜 하필 DDR을 붙여 세대를 이어 갔을까?

 

시계가 시분초 단위로 움직이듯

D램은 클럭 단위로 동작을 합니다.

전압이 왔다갔다 하는 한 사이클을 클럭이라고 하는데

한 번의 클럭에 데이터 한 개를 처리할 수 있을 때 SDR

한 번의 클럭에 데이터 두 개를 처리할 수 있을 때 DDR

 

사람으로 치면

하루라는 24시간 동안 1개 일만 하다가

하루에 2개의 일을 하게 된 것이라고 이해하시면 됩니다.

그 DDR의 5번째 세대가 DDR5가 된 것입니다.

 

D램은 데이터 전송속도가 동작 전압에따라

DDR2, DDR3, DDR4, DDR5 등으로 구분하며

숫자가 하나씩 높아질수록 데이터 처리 속도는 빨라지고

동작 전압은 낮아지고, 소비전력도 낮았습니다.

 

참고로 이 앞에 LP가 붙으면 LPDDR, Low Power DDR

즉 저전력 DDR을 의미합니다.

 

 

-칩, 패키지, 모듈-

 

이제 D램의 종류에 대해서 알아봅시다.

 

사용처에 따라 다양한 형태의 D램이 있습니다.

우선 종류를 살펴보기 전에

짚고 넘어가야 할 개념이 있습니다.

 

칩, 패키지, 모듈

이 세 가지를 구분할 수 있어야 합니다.

 

먼저 칩은 우리가 반도체라고 부르는 알멩이

즉 웨이퍼를 생산해서 잘라낸 작고 네모난 것을 말합니다.

 

패키지는 반도체 기능이나 용량에 맞게

겹겹이 싸고 연결해서 포장하는 것을 말합니다.

 

그리고 녹색 기판 위에 패키지를 붙인 것을 모듈이라고 합니다.

 

-다양한 종류의 DRAM-

 

목적에 맞게 패키지 형태로 탑재되는 모바일 D램

모듈 형태로 꼽는 서버용/PC용 D램

인공지능이나 슈퍼컴퓨터에 쓰이는 HBM 형태

이렇듯 D램의 종류는 매우 다양합니다.

 

이제 D램과 관련된 뉴스를 볼 때

좀 더 편안해지지 않을까 싶습니다.