Logic vs Memory devices(시스템 반도체, 메모리 반도체의 차이 쉽게 이해하기!)

안녕하세요!

 

오늘은 흔히 말하는 메모리 반도체와 비메모리(시스템)반도체에 관해 설명하겠습니다.

 

일단 단어 먼저!

메모리 반도체 = memory device

비메모리 반도체 = 시스템 반도체 = logic device

이 단어들을 섞어서 쓰겠습니다!

 

일단 메모리 반도체는 정보를 기억하는 역할을 하고, 

시스템 반도체는 연산을 하죠!

 

각각의 역할이 다르기 때문에 기술의 발전 방향도 약간 다릅니다.

둘 다 transistor를 이용합니다.

 

이번에 transistor 측면에서 logic(시스템) device와 memory device의 차이에 대해 설명하려고 합니다.

transistor를 공부하면, 나오는 식이 있는데요,

오늘은 이 식을 가져다 사용하고

다음번에 이 식이 어떻게 나왔는지 유도해 볼게요!

 

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Logic device

Ion for logic device = ~1mA

 

이 식은 트랜지스터에서 유도된 saturation current입니다.

Logic device의 경우 이 current를 늘리는 것이 중요합니다.

 

그래서 Oxide의 capacitance(Cox)와 Width(W)를 늘리는 것이 중요합니다.

 

1. Cox

Cox를 높이기 위해서 gate oxide의 두께를 낮추곤 합니다. 

캐패시터 식

요즘에는 gate oxide의 두께를 낮추는 데에 한계가 왔기 때문에 

gate oxide의 물질을 SiO2에서 다른 물질로 바꾸고 있습니다.

유전 상수 값이 높은 물질로 바꾸는 것이죠!

 

 

2. W

Width를 늘리기 위해 transistor의 구조를 바꾸는 방법을 생각할 수 있습니다.

여기서 많이 들어보신 Finfet, GAA 구조 등이 언급됩니다.

 

이 구조들이 2D 형태의 Planar 형태에서 transistor의 Width를 늘리기 위해 만들어진 구조입니다.

transistor 형태

보시면 gate(초록)와 silicon(회색)이 만나는 면적이 늘어나는 것을 보실 수 있습니다.

 

이렇게 Ion을 늘리는 것을 목표로 발전되는 것이 시스템 반도체입니다.

 

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Memory device

Ioff for DRAM cell transistor = ~10fA

 

이게 트랜지스터가 동작하지 않을 때!

off 상태에서의 전류입니다. 

 

즉, transistor가 동작하지 않아야 할 때 흐르는 전류이기 때문에

누설전류라고 보시면 됩니다. 

 

메모리의 경우 정보를 저장하고 있어야 하기 때문에 누설전류에 민감합니다.

 

그래서 저 Ioff값을 줄여야 하는데, 어떻게 줄일까요?

채널길이(L)를 늘리거나

Vt 값을 늘리거나

S(subthreshold swing)을 줄여야 합니다.

 

(Vt나 S에 관한 내용은 트랜지스터를 포스팅할 때 자세히 다루겠습니다.)

 

 

그림과 같이 채널 길이를 늘이는 것입니다.

이를 RCAT구조라고 부릅니다.

Vt를 늘리거나 Subthreshold Swing을 낮추는 방법에 관해서는 따로 포스팅하겠습니다.

 

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이렇게 메모리와 시스템 반도체의 발전 방향이 다릅니다. 

전 이번에 메모리 반도체(DRAM, NAND)에 관한 내용을 정리해가려고 합니다!

 

관심이 있으시다면, 자주 놀러 와주세요 ㅎㅎ