우리나라 반도체 매출 순위 1위, 그리고 비메모리와 메모리의 차이점 1탄

안녕하세요. 공돌이 입니다.

우리나라에 반도체 매출 순위 1위에서 3위 사이에 두 회사가 있는 것을 아시나요? 바로 그 주인공은 삼성 전자와 SK하이닉스입니다. 반도체 공급 업체는 전 세계적으로 존재하고 있습니다. 대중적으로 흔히 많이 들려오는 회사는 인텔과 마이크론 테크놀로지가 있겠네요. 아마 CPU와 SSD 메이커로 한 번은 들어 보셨을 것이라 생각됩니다. 반도체라는 어려운 단어를 사용하고 있지만, DRAM, SSD, CPU처럼 컴퓨터와 휴대폰 스펙에 사용되는 단어들을 들으시면 쉽게 다가오실 것이라 생각됩니다. 하지만 다 같은 반도체라고 해서 같은 것이 아닙니다. DRAM, SSD, CPU처럼 각각의 쓰임이 달라 반도체 개발자들은 각각을 두 분류로 나누고 있습니다. 그 두 분류는 메모리 반도체와 비메모리 반도체입니다.

 

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여기서 잠깐, DRAM, SSD, CPU에 대한 약자를 알아보고 가겠습니다. DRAM은 dynamic random access memory, SSD는 solid state drive (intel 홈페이지 표기 기준), CPU는 central processing unit입니다. 여기서 사실 이미 두 분류로 나뉘어 있습니다. 메모리 반도체는 데이터를 저장 또는 불러오는 저장 창고 역할을 하는 것이며, 비 메모리 반도체는 데이터를 이용하여 계산을 하는 반도체라고 생각하면 됩니다.

 

우리나라의 반도체 업계를 대표하는 삼성전자와 SK하이닉스는 각각 메모리 반도체와 비메모리 반도체 모두 생산을 하고 있습니다. 전세계 점유율 측면 두 회사가 1,2,3등을 오고 가는 분야는 DRAM이라고 불리는 메모리 반도체입니다. 우리가 자주 들어 알고 있는 intel은 데이터를 이용하여 계산을 하는 비메모리 반도체 CPU를 생산하고 거의 전 세계 독점으로 운영하고 있습니다. 물론 ARM도 있지만 아직은 특정 성능이 제한된 곳에서만 사용이 되고 있습니다. 하지만 지속적으로 발전하고 있으니, 계속 지켜보면 지각의 변동이 있을지도 모르겠네요.

 

그렇다면 메모리 반도체와 비메모리 반도체가 어떻게 다르길래 구분이 되어있는지 간단하게 설명을 해 보겠습니다. 메모리 반도체는 단어 그대로 데이터를 기억하고 있어야 하는 장치입니다. 따라서 메모리 반도체에는 DRAM와 NAND flash가 있습니다. DRAM은 data를 정말 짧은 시간 동안 기억할 수가 있고 전원이 꺼지면 data를 전부 잃어버리게 됩니다. NAND flash는 data를 평생 동안 보관이 가능하며 전원이 꺼지더라도 data가 유지되는 특징을 가지고 있습니다.

 

두 메모리 반도체에 대한 내용에 감이 오시나요? 기존에는 data를 HDD 하드 디스크라고 불리는 저장소에 저장하고 불러왔습니다. 하드 디스크는 CD처럼 생긴 원판에 바늘로 data를 읽어오는 형식을 취하고 있습니다. 즉 물리적인 디스크의 움직임이 있어야 데이터를 쓰고 읽을 수 있기 때문에 물리적 시간이 필요하게 됩니다. 물론 기술의 발전으로 하드 디스크의 속도는 올라갔지만 발전이 매우 디뎌진 상황입니다. 따라서 data를 빨리 쓰고 빨리 읽어야 하기 때문에 data를 빠르게 처리할 수 있는 장치가 필요했던 것입니다. 과거 DRAM과 CPU는 그런 관계에 있었습니다. 하드 디스크에서 데이터를 불러와서 CPU가 처리를 하고 있으니 시간이 많이 걸리게 되는 것입니다. 그래서 DRAM이라는 메모리에 하드 디스크 내용을 미리 넣어두고 보관하고 있으면 CPU에서 계산할 때 하드 디스크를 읽지 않고 DRAM에서 data를 빠르게 추출할 수 있게 되어 연산 처리 시간을 단축할 수 있게 됩니다. 그래서 DRAM은 컴퓨터가 켜져 있을 때만 작동을 해 주면 되기 때문에 전원이 들어와 있을 때만 동작을 하면 되는 것이지요. 컴퓨터 업그레이드를 많이 해 보신 분이라면 DRAM의 용량이 큰 것을 교체하기만 해도 컴퓨터 속도가 엄청나게 올라가는 것을 느껴 보신 분도 많으리라 생각됩니다. 휴대폰의 경우에도 DRAM의 용량이 클수록 빠릿빠릿한 동작 느낌을 줄 수 있습니다. 따라서 휴대폰 리뷰 영상들을 보면 왜 DRAM 용량이 이것밖에 안 되냐 등의 코멘트들을 주로 볼 수 있습니다.

 

전원을 끄면 데이터를 잃어버리는 DRAM의 특징 때문에 저장을 할 수는 없는지 많은 공학자들이 고민을 했고, 전원이 꺼져도 data를 저장할 수 있는 반도체 NAND flash를 개발할 수 있게 되었습니다. DRAM처럼 NAND flash도 전자의 이동으로 data를 주고받고, 저장하기 때문에 하드 디스크와는 비교할 수 없는 엄청난 속도를 자랑합니다. 본 블로그에서 나중에 포스팅을 하겠지만, NAND flash는 반도체 신뢰성에서 발생하는 문제점을 역이용한 개념입니다. 문제를 일으키는 악영향 원인을 우리가 원하는 개념으로 바꿔서 생각해서 오히려 장점으로 만든 케이스입니다. 이 내용은 이후 다른 포스트에서 자세히 설명을 하도록 하겠습니다. 데이터를 저장할 수 있는 NAND flash는 당연히 하드 디스크를 대체할 수 있는 제품이 되었습니다.

 

초창기에는 매우 비싼 제품이었으나, 지금은 점점 가격이 낮아져 소비자에게는 행복한 시대가 지속되고 있습니다. 하드 디스크보다 읽고 쓰기 성능이 월등히 뛰어나기 때문에 CPU의 연산 처리 속도가 동일하더라도 시스템 운영 시 엄청난 개선을 체감할 수 있습니다. 위와 마찬가지로 컴퓨터 업그레이드 시 NAND flash SSD로 변경만 해도 엄청난 개선을 체감할 수 있습니다. 또 기술의 발전으로 우리 휴대폰의 저장 용량도 크게 증가하는 것이 바로 이 기술 때문입니다. 휴대폰 하드 디스크가 들어가야만 했다면 지금의 휴대폰이 완성될 수 있었을까요?

 

다음은 비메모리 반도체인 system IC에 대한 설명입니다. 그리고 비메모리 반도체와 메모리 반도체의 제작 차이가 무엇인가에 대해 포스팅 해 보고자 합니다. 하지만 글이 너무 길어지고 있어서 다음 포스트로 이어 가겠습니다. 관심 있으신 분은 목록에서 다음 글 #2를 참고하세요. 감사합니다.