[반도체 용어] 반도체 용어 훑어보기 / GAA / MBCFET / HBM / TSV / SSD / NAND플래시 / V낸드

삼성전자 반도체 뉴스룸을 통해 반도체 용어들을 다시 한 번 확인해보자!
공부 자료 제공에 항상 감사드립니다. :)

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1. GAA

Gate All Around, 전류가 흐르는 네 개의 면을 게이트가 둘러싸는 형태의 트랜지스터 구조

 

 

게이트에 전압이 가해지면 트랜지스터는 채널-소스-드레인을 통해 전자가 흐르면서 동작한다. 

하지만 트랜지스터가 소형화 되며 소스와 드레인 간의 거리가 가까워져 누설전류가 발생하게 되고

게이트도 짧아져 제 역할을 못한다.

 

단채널 현상(Short channel effect)는 전류의 흐름을 조절하는 게이트가 너무 짧아져 발생하는 현상을 일컫는다.

이것을 방지하기 위해 1차원 Planar FET, 3차원FinFET를 통해 GAA구조로 발전했다.

4개의 채널을 4개의 게이트로 감싸 더욱 확실한 전류 제어가 가능하다.

 

특히 삼성전자만의 독자적인 GAA 구조인 MBCFET를 주목해야 한다.

MBCFET(Multi Bridge Channel Field Effect Transistor)은 초기 GAA 구조의 채널보다

넓게 채널을 만들어 기존 대비 통로가 넓어 저항이 줄어들고 그 덕에 전류가 많이 흘러

누설 전류를 더욱 효과적으로 제어할 수 있다.

 

MBCFET은 기존의 트랜지스터보다 전력 소모가 적고 성능도 향상할 수 있는 차세대 반도체 기술로 평가된다.

 

 

기존의 Nanowire에서 Nanosheet형태로 통로가 넓어져 원하는 수준까지 소비 전력을 줄일 수 있다.

또한 사용자가 요구하는 성능에 따라 다양한 형태의 sheet를 제공할 수 있다. (필요 전력량에 따라 맞춤제작 가능)

 

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2. HBM

High Bandwidth Memory, 고대역폭으로 데이터 처리 속도를 높인 메모리

 

 

삼성전자 반도체 뉴스룸

 

대역폭(Bandwidth)는 주어진 시간 내에 얼마나 많은 양의 데이터를 얼마나 빠르게 처리할 수 있는지,

즉 데이터 전송 속도, 처리량을 포함하는 데이터 운반 능력을 의미한다.

 

HBM은 현 메모리 시장에서 가장 넓은 대역폭을 지닌 메모리로

가장 빠르게 많은 양의 데이터를 처리하고 전송할 수 있는 메모리라는 뜻이다.

 

 

게임, 그래픽과 같은 분야에 사용되는 GDDR은 비교적 낮은 비용으로 높은 성능과 용량을 제공할 수 있다.

하지만 HBM같은 경우에는 GDDR에 비해 제조 과정이 복잡하고 비용이 높지만,

더 높은 에너지 효율을 기반으로 HPC,AI 응용 수준의 높은 대역폭을 제공할 수 있다.

 

이는 TSV, CoW, TCB 기술 덕분이다.

 

TSV는 Through Silicon Via로 메모리 칩을 수직으로 쌓고

적층된 칩 사이에 얇은 금속 터널을 만들어 전기적 신호가 칩 간에 전달되도록 하는 패키징 기술이다.

덕분에 데이터 전송 속도는 최소화화고 저저력으로 많은 양의 데이터를 처리할 수 있다.

 

CoW는 Chip on Wafer로 웨이퍼 위에 칩을 붙이는 기술이며,

TCB는 Thermal Compression Bonding으로

TSV가 적용된 얇은 칩이 전기적으로 연결될 수 있게 정밀하게 쌓아 올리는 패키징 기술이다.

 

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3. SSD

 

Solid State Drive로, 디지털 방식의 저장장치이다.

 

 

HDD(Hard Disk Drive)는 모터 방식인 반면 SSD(Solid State Drive)는 디지털 방식이다.

SSD는 데이터를 반도체에 저장해

플래터에 바늘(헤드)로 데이터를 저정하는 LP판 같은 원리의 HDD의 전력소비, 발열, 소음 문제를 해결한 제품이다.

 

플래시메모리는 셀(cell)이라는 작은 단위로 데이터를 저장하는 기억장치이다.

NAND와 NOR타입으로 분류되는데

 

 

NOR타입은 셀을 병렬로 배열해 한 번에 여러개의 비트를 읽을 수 있다.

하지만 각 셀의 주소를 기억해야 하기 때문에 쓰기 속도가 느리지만,

데이터를 빨리 찾을 수 있어 읽기 속도는 빠르다.

 

NAND타입은 셀을 직렬로 배열해 한 번에 하나의 비트만 읽고 쓸 수 있다.

한 블록 전체를 기록하기 때문에 쓰기 속도는 빠르지만 읽기 속도가 느리다.

하지만 NAND타입은 NOR타입에 비해 비용 측면에서 합리적이다.

또한 기술의 발전으로 NAND플래시 메모리의 읽기,쓰기 속도의 격차가 많이 줄어들었다.

 

SSD는 NAND플래시메모리를 사용한 디지털 방식의 저장장치이다.

 

 

 

 

SSD는 명령어를 해석하고 처리하는 컨트롤러,

캐시메모리 역할을 하는 D램, 데이터 저장을 위한 낸드플래시로 구성되어 있다.

즉 PC안에서 또 다른 컴퓨팅 시스템이 동작해 메모리를 더욱 빠르고 효율적으로 처리할 수 있다.

 

초고용량 SSD를 만들기 위해서는 낸드플래시의 집적도가 중요하다.

V낸드는 Vertical 낸드로 2D평면 낸드를 수직으로 쌓아 3D형태로 만든 낸드플래시이다.

 

 

수직으로 쌓은 덕에 더 많은 데이터가 서로 간섭하지 않고 빠르게 처리될 수 있다.

가운데 채널 홀이 엘레베이터 역할을 해 데이터 용량을 확보하면서 처리 속도 또한 향상시켰다.

 

삼성전자의 SSD는 17년 연속 1위를 차지하고 있다.

(+tmi : 내 데스크탑의 SSD도 삼성전자 제품이다.)

 

만약 전 세계 서버용 HDD를 SSD로 바꾼다면 무려 3TWh의 전력을 절약할 수 있다.

즉 SSD는 환경에도 유익하다.

 

 

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삼성전자 반도체 뉴스룸의 자료를 활용해
반도체 주요 용어를 살펴보았다.
추가적은 용어들도 다음 기회에 공부해보자.

 

 

 

 

 

출처: 삼성전자 반도체 뉴스룸

[반도Chat 모아보기] 어려운 반도체 용어 완전 정복! 요약 모음.Zip