시스템 반도체 종류 및 원리 등 정리

오늘은 시스템 반도체의 정의와 원리, 시스템 반도체 종류까지 함께 정리해 보도록 하겠습니다. 이 글을 읽고 나시면 시스템 반도체에 대한 개념의 이해가 분명해지실 것입니다. 그럼 아래에서 시스템 반도체 정의 내용으로 글을 시작해보도록 하겠습니다.

시스템 반도체 정의

시스템 반도체란 데이터 연산 제어 등 정보처리 역할을 수행하는 반도체로 8,000 여종의 다양한 제품으로 구성됩니다.
중앙처리장치(CPU), 어플리케이션 프로세서 (AP) 등 다품종 맞춤형 산업으로 우수 설계인력 기술이 핵심입니다.

비메모리 반도체라고 불리기도 하는 시스템 반도체는 정보를 처리하는 것을 목적으로 하며 각종 전자제품에 필수적으로 사용됩니다. 반도체 산업에서는 크게 용도에 따라 시스템 반도체를 메모리 반도체와 구분하는데 오늘은 시스템 반도체에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
 

시스템 반도체 원리

시스템 반도체는 정보 신호를 감지하고 연산 및 변환 과정을 거쳐 특정 요구에 맞추어 실행 출력물을 만드는 반도체입니다. 우리 인간의 측면에서 비유를 하자면 오감으로 입력신호가 들어올 때 우리 뇌가 과거의 경험을 기반으로 축적된 다양한 학습 프로세싱에 따라 결과를 인지하는 것과 같은 원리입니다.

시스템 반도체도 인지를 위해서 뉴럴프로세서유닛(NPU) 등 액셀러레이터가 필요하고 그래픽처리장치, 중앙처리장치 등 반도체 설계 자산 엔진이 필요합니다.
 

시스템 반도체 종류

1. Micro components(마이크로 컴포넌츠)

마이크로 컴포넌트는 각종 전자제품 작동에 필요한 수많은 명령어를 담고 있는 시스템 반도체로 크게 MPU, MCU, DSP로 나누어집니다.

먼저 MPU는 CPU를 LSI화한 집적 회로, 소형화된 중앙처리장치, 오늘날엔 CPU와 거의 같은 의미로 사용됩니다.
참고로, CPU는 일반적인 중앙처리장치, 기억, 해석, 연산, 제어의 4대 기능을 수행하는 역할을 합니다.
한편, GPU는 필레이트, 렌더링 등 그래픽 연산을 전담합니다.

MCU는 CPU에 RAM, ROM까지 하나의 칩에 내장하여 칩 하나가 하나의 컴퓨터 역할을 하는 반도체 집적 회로입니다.

마지막으로, DSP는 계산에 특화된 집적 회로입니다.

2. Analog IC

시스템 반도체 종류 두번째인 아날로그IC는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 시스템 반도체입니다.

아날로그IC는 아래와 같이 분류할 수 있는데 각각의 의미에 대해서 정리해보았습니다.

 

- PMIC는 전력반도체로, 전력을 변환·처리·제어합니다.

- Image Sensor는 촬상소자로, 렌즈로 들어온 빛을 디지털 신호로 변환합니다. 포토다이오드 신호 전송 방식에 의해 아래와 같이 구분됩니다.

 ① CIS : CMOS 구조를 가진 촬상 소자로, 화소에서 신호전자가 바로 전압으로 변환합니다. 현대에 와서 가장 많이 쓰이는 센서입니다.
 ② CCD : 전하결합소자로, 각 화소에 빛이 조사돼 발생한 전하를 증폭기로 불러서 그곳에서 증폭하여 변환합니다.

- Touch Controller : 터치 스크린 기술, 감압식, 정전식, 적외선식 등이 있습니다.

 

3. Logic IC

로직IC는 AND, OR 등의 게이트 회로를 집적한 시스템 반도체입니다.

크게 범용 로직IC과 전용 로직IC, 두 가지 종류로 구분할 수 있는데,

범용 로직IC에는 DDI, T-CON, Media IC, FPLDs가 있으며, 전용 로직IC는 AP와 함께 기타 IVI 등으로 구성됩니다.

 

- 범용 로직IC

① DDI : 디스플레이 구동칩으로, 디지털 신호를 RGB 아날로그 값으로 전환하여 디스플레이 패널에 전달해 영상을 구현합니다.

② T-CON : DDI가 디스플레이 패널을 구동할 수 있도록 각종 제어신호 및 데이터를 생성하는 집적 회로입니다.

③ Media IC : 각종 미디어 구현 칩입니다.

④ FPLDs : 현장에서 엔지니어가 프로그래밍할 수 있는 논리 소자입니다.

 

- 전용 로직IC

AP : 스마트폰, 디지털TV의 CPU 역할을 하는 시스템 반도체입니다.

*기타 IVI 등이 전용 로직IC에 해당됩니다.

 

결론

오늘은 시스템 반도체의 정의와 원리 그리고 시스템 반도체의 3가지 종류에 대해서 알아보았습니다. 시스템 반도체의 전반적인 내용을 간략하게 살펴보았으니 더 구체적인 내용은 세부 자료를 통해 확인하시는 것을 권해드립니다.
다음 시간에는 시스템반도체와 구분되는 또 하나의 반도체 종류인 메모리 반도체에 대해서 정리해 보도록 하겠습니다.