반도체 메모리 종류와 특징

반도체는 컴퓨터, 스마트폰, 카메라, 가전 등 우리 실생활 전반에서 쓰이는 기기의 데이터 보전을 위해 필수적이지만, 정작 어떤 의미인지 제대로 알고 있기는 어렵습니다. 메모리와 비메모리로 나뉘는 반도체 중에서 국내 삼성전자가 대표적인 기업인 메모리 반도체에 대해 알아봅니다. 

 

 

파운드리란? 반도체관련 파운드리 관련주 추천

 

반도체 종류와 특징 

 

▶ 메모리 반도체 비메모리 반도체

 

반도체는 크게 나누어 메모리와 비메모리 두 종류로 나뉩니다. 메모리는 주로 저장장치를 말하며, 국내 삼성전자와 SK하이닉스가 대표적이며 한국은 메모리 반도체 부문 세계 최강국입니다.

 

비메모리는 연산 작업, 정보처리를 하는 CPU나 GPU 등을 말하며 시스템 반도체라고도 합니다. 비메모리 반도체 부문은 미국 기업들이 주로 강하며, 엔비디아, 퀄컴, AMD 등이 대표적 기업입니다. 

 

세계 반도체 시장의 점유율로 보자면 메모리가 30%, 비메모리 부문이 70%로 국내 기업이 강한 메모리 부문보다 비메모리 분야가 비율이 높습니다. 비메모리 부문에 삼성전자가 많은 투자를 하는 중이지만 아직 눈에 보이는 성과는 없는 상태로 향후 비메모리 분야의 강자가 많은 미국 기업을  좇아 국내 기업도 힘써줬으면 하는 바람이네요. 

 

 

 

▶ 메모리 반도체란?

 

메모리란 데이터 기억을 보존하기 위한 장치입니다.  현재 디지털 가전에는 필수적으로 메모리가 탑재되어있는데요, 이 메모리 용량이 크면 클수록 기기의 성능이 높아지게 됩니다. 

 

반도체 메모리가 하는 일은 데이터의 기억 보존이지만, 형태는 아주 다양합니다.

 

예를 들어 자기(자석)성 메모리인 하드디스크 ( HDD)의 경우 보존할 수 있는 데이터의 양이 많으며, 비교적 저렴한 가격이므로 컴퓨터나 게임기기에 사용됩니다.  하지만 소비하는 전력이 크고 충격에 약하다는 단점이 있지요. 이 단점을 보완할 수 있는 것이 반도체 메모리입니다. 

 

반도체 메모리는 콘덴서( 많은 양의 전기를 모으는 장치 )나 트랜지스터(전기신호를 증폭시키는 역할) 같은 반도체로 데이터를 보존하는 특징이 있습니다. 자기성 혹은 다른 기억장치를 탑재해야 할 필요성이 없으므로 소형화, 경량화하기 쉬워서 스마트폰이나 웨어러블 기기 같은 소형 전자기기에 활용되기 편하죠.

 

또한 기계적인 구조가 심플해서 전력소모가 낮고 충격에도 강합니다. 데이터를 읽어 들이거나 전환, 삭제하는 것도 전기회로의 신호로 작동하므로 빠른 속도를 자랑합니다. 

 

하지만 하드디스크에 비해 제조비용이 들어가며, 가격 자체도 비싼 단점을 가지고 있죠.  그럼에도 불구하고 2022년에 반도체 메모리 제조의 규모는 과거 최고액을 경신할 것이라는 예측을 하고 있습니다. 

 

반도체 메모리는 크게 나누어 휘발성(액체가 기체가 되어 날아가버리는 성질 ) 메모리와 불휘발성 메모리가 있습니다. 

 

 

▶ 반도체 메모리의 종류와 특징

 

반도체
메모리 ( 정보 저장장치 )	비 메모리 ( 정보 처리, 연산작업 장치 )
휘발성 메모리  ( DRAM, SRAM )        비휘발성 메모리 ( 마스크ROM,PROM,EPROM, NAND )	CPU  GPU AP 개별소자 등

 

 

1. 휘발성 메모리 ( Volatile memory )

 

휘발성 메모리란 전원을 끄면 데이터(정보)가 사라져버리는 타입의 반도체 메모리를 말합니다. 물이 수증기가 되어 날아가는 것과 같은 원리 ( 휘발성 )로 데이터도 보존이 되지 않고 날아가버린다는 뜻입니다. 

 

가장 많이 들어본 것이 바로 DRAM  과 SRAM일 것입니다. 

 

① 디램 ( DRAM - Dynamic Random Access Memory)

 

디램은 컴퓨터의 메인메모리 혹은 디지털 기기의 작업용 데이터 보존에 쓰입니다.

 

메모리 안에는 전기를 모으는 장치인 콘덴서가 많이 탑재되어 있는데요, 이 콘덴서들이 전기 (정전기)를 모아둔 상태를 1이라 하면, 모아둔 전기가 없는 상태는 0이라 합니다.

 

콘덴서가 아무것도 하지 않으면 전기는 계속 사라지며 데이터 또한 저장되지 않습니다. 데이터가 휘발되어 사라져 버리는 것이죠.  즉, 전원이 ON 상태일 때도 전기는 계속 사라지고 있다는 의미이며 계속 작동하려면 리프레시(재충전)라고 불리는 조작이 정기적으로 필요해집니다. 

 

리프레시란 데이터를 새로 읽어 들이는 것을 말하는데요, 데이터 자체의 변화가 없다고 해도 이 작업은 필요합니다. 

그래서 다이내믹 = 계속 움직이는, 활발한 이라는 뜻이 들어간 디램이라 불리는 것이죠. 

 

디램 ( DRAM)은 반도체 메모리 중에서 비교적 저렴한 편이므로 많이 보급되어 사용되는 제품입니다. 

 

 

② 에스램 (SRAM)

 

에스램은 리프레시가 필요없는 반도체 메모리입니다. 대표적인 제조방식은 플립플랩 회로를 탑재한 것이죠. 

 

플립플랩(flip flap )이란 전원이 켜진 동안은 데이터가 계속 보존되는 메모리를 말합니다. 

리프레시 작업이 필요없으므로 정(静)적 ( Static) = 활발히 움직이지 않는 정적인 특성이라는 이름으로 에스램이 된 것이죠. 

 

에스램은 디램에 비해 속도가 빠르고 고효율을 자랑합니다. 하지만  회로구조가 복잡하고 기억용량  단가가 비싸지는 경향이 있습니다.  

 

빠른 속도를 내는 특징에서 CPU(컴퓨터의 핵심장치)의 캐시 메모리로 많이 사용되고요. 또한, 에스램도 전원 공급이 끊어지면 데이터가 사라지지만, 소형전지를 이용하면 배터리 백업 메모리 같은 역할을 할 수도 있습니다. 

 

2. 불휘발성 메모리 

 

① 마스크 롬

역사가 긴 불휘발성 메모리는 마스크 롬 ( ROM)이 있습니다. 이 마스크 롬은 집적회로 배선의 구조에 따라 기억 내용을 설정하는 반도체 메모리입니다. 즉, 제조 단계에서 데이터를 읽어 들이므로 이용자가 직접 데이터 전환을 할 수 없습니다.

 

이 회로를 구성할때 쓰이는 반도체는 포토마스크 기술에 의해 제조되므로, 마스크 롬이란 이름이 붙여졌습니다. 포토마스크는 간단히 말하자면 기반에 회로의 패턴을 그대로 베껴서 옮겨 제조하는 기술입니다. 아날로그 사진을 현상하는 것과 같은 방식이죠. 

 

데이터를 전환할 필요없이 제조가 가능하므로 대량생산 시 가격이 저렴해지는 장점이 있습니다. 그래서 게임기의 소프트 등 대량 생산하는 가전제품에서 예전부터 많이 활용되어 왔습니다. 

 

② PROM ( Programmable ROM )

 

PROM은 마스크롬의 일종으로 데이터가 들어있지 않은 상태의 메모리를 말합니다. 이용자가 직접 ROM 라이터를 사용하여 데이터를 읽어 들여서 사용하는 방식이죠. 그러므로 삭제나 데이터 변환은 당연히 할 수 없습니다. 

 

③ EP ROM 

 

EPROM도 사용자가 직접 데이터를 읽어 들여서 쓰는 타입의 메모리 반도체지만, 자외선이나 전기를 이용해 정보를 삭제하거나 변환작업을 반복해 할 수 있는 특징이 있습니다. 자외선을 이용한 것은 UV-EPROM, 전기신호를 이용한 것은 EEPROM으로 구별해 부르고 있습니다. 

 

EEPROMd은 1987년에 탄생했으며, 2000년대 들어 급속히 보급된 것이 바로 플래시 메모리입니다.  플래시 메모리는 속도가 아주 빠르고  반영구적으로 데이터 저장이 가능합니다. 일상생활에서 흔히 접할 수 있는 SSD와 USB가 플래시 메모리의 일종입니다. 

 

 

▧ 메모리 반도체 종류와 특징 정리 

 

반도체는 크게 메모리, 비메모리 반도체로 나누어지며, 반도체 메모리란 반도체를 이용해 회로를 만들어 전기적 제재를 하여 정보를 보존하는 메모리를 말합니다. 메모리 반도체는 크게 정보가 저장되지 않는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리가 있습니다.

 

메모리 반도체는 한국의 기업인 삼성과 SK하이닉스가 세계적으로 강한 대표적인 기업이며, 세계 반도체 시장의 점유율은 메모리 반도체가 30%이고 비메모리가 70%입니다. 

 

반도체 시장은 4차혁명 산업에 있어서 없어서는 안 될 필수 소재이며, 앞으로 미래 성장이 기대되는 클라우드 데이터, 전기자동차, AI, lot 등의 분야의 핵심이므로 발전 가능성이 무궁무진한 분야입니다. 

 

 

 

 

미국 반도체 ETF 비교 총정리 [삼성 vs 미래에셋 ]

 

 

반도체란? 반도체부족 이유 와 전망