직접 회로 종류에 따른 분류 IC 칩 제조공정

집적 회로 (IC, integrated circuit)는 트랜지스터와 다이오드, 저항, 캐패시터 등의 여러 회로 소자를 한 개의 반도체 칩에 일체화시켜 특정한 회로 기능을 가진 전자부품이다.

 

 

집적 회로의 제조공정의 구성은?

 

 

집적 회로의 종류 : 구성 기술에 따른 분류

 

모놀리식 집적 회로

모놀리식(monolithic)은 한 가지 물질로 이루어진 '단성'을 의미한다.

모놀리식 집적 회로는 하나의 얇은 실리콘 웨이퍼 위에 개별 소자를 동시에 제작하는 방식이다.

 

대량 생산이 가능하며, 신뢰도가 높고 소형화, 경량화, 다기능화, 낮은 제조 단가 등의 장점을 가졌다.

하이브리드 집적 회로

하이브리드(hybrid)는 여러 가지 물질이 섞인 '혼성'이라는 의미이다. 대전력이나 고전압이 필요한 회로 소자나 매우 큰 저항, 커패시터, 인덕터는 면적이 많이 필요하기에 모놀리식 집적 회로로 제작하기 곤란함.

 

기판 위 개별 소자와 모놀리식 칩등을 직접 연결하여 제작하는데, 이를 하이브리드 집적 회로라고 한다.

 

하이브리드 집적 회로는 고전압, 대전력, 고주파 응용에 유리하며, 소량 생산이 가능하고 개발 기간이 짧은 장점을 가졌다.

 

집적 회로는 회로 동작에 따라 메모리, 비메모리로 분류한다. 비메모리의 경우 아날로그와 디지털로 나뉜다.

 

 

 

집적 회로의 특성에 따른 동작 원리 : 아날로그 집적 회로

아날로그 집적 회로는 연속적인 신호를 처리하는 용도로 사용됨

입력 신호 크기에 비례하여 출력 신호를 발생하므로 선형 집적 회로 또는 리니어 집적 회로라고 불린다.

 

1) 연산 증폭기(OP-AMP)

- 전압 증폭기, 미분기, 적분기, 비교기, 발진기, 필터회로, 변복조회로 등에 사용

 

2) 신호 발생기

- 타이머, 전압 제어 발진기(VCO), 위상 동기 루프(PLL)등에 사용

- 타이머 회로, 펄스 발생기로 많이 사용하는 555IC가 대표적

 

3) 신호 변환기

- 아날로그 to 디지털 or 디지털 to 아날로그 변환기가 있다.

 

4) 전압 안정화 집적 회로

-외부 변수에 관계없이 출력 전압을 일정하게 유지하는 기능을 지님.

- 정전압 IC 또는 레귤레이터 칩이라고 부른다.

 

 

집적 회로의 특성에 따른 동작 원리 : 디지털 집적 회로

아날로그 신호는 연속적인 값을 지녔지만, 디지털 신호는 0과 1 두가지 신호로 값이 측정된다.

연산 단위에 따라서 4비트~64비트 등으로 나뉜다.

 

1) 마이크로프로세서 (MPU)

- MPU(Micro Processor Unit) 마이크로프로세서는 CPU칩을 뜻함.

- 내부에 레지스터, 제어장치, 연산장치를 포함하여 연산에 특하된 기능을 갖는 장치를 뜻함.

- 연산만 가능할 뿐 메모리, 입출력장치(I/O Port) 등 주변 장치가 있어야 사용 가능함.

 

※ 용어해설

(1) 제어장치 : 명령어를 해석하여 레지스터나 연산장치를 제어

(2) 연산장치 : 산술연산을 담당하며 제어장치의 제어를 받음

(3) 레지스터 : 소량의 데이터를 임시저장

 

2) 마이크로컨트롤러 (MCU)

- MCU(Micro Controller Unit) 마이크로컨트롤러는 CPU, 메모리, AD변환기, 각종 드라이버 등 회로 모듈을 하나의 반도체 칩에 집적한 것을 뜻함.

- 메모리, 입출력장치 등이 있어 MCU만으로 센서를 제어할 수 있다. 

- 작은컴퓨터 또는 마이컴이라 부른다.

 

 

 

집적 회로의 특성에 따른 동작 원리 : 메모리 집적 회로

메모리 집적 회로는 디지털 데이터를 저장하는 장치로, 읽기 전용 메모리(ROM), 읽기 및 쓰기가 가능한 램(RAM)으로 구성.

최근에는 플래시(FLASH)가 널리 사용되고 있음.

 

1) ROM

- ROM(Read Only Memory)은 비휘봘성 메모리로 전원이 차단되어도 데이터가 보존된다.

 

2) RAM

- RAM(Random Access Memory)은 휘발성 메모리이다.

 

3) 플래시 메모리

- 플래시 메모리는 ROM과 RAM의 장점만 모아 놓은 메모리로, 속도가 빠르며, 전원이 차단되어도 데이터가 날라가지 않는데 가격 또한 저렴하다.

- 고집적 플래시 메모리로 제작한 SSD 메모리 반도체가 최근 널리 쓰인다.