토마토의 공부기록

반도체의 대표적인 두 종류인 ASIC과 FPGA에 대해 알아보자. 이는 디지털 IC를 만드는 가장 대표적인 제조방법 두 가지이다. 1. ASIC " Application Specific Integrated Circuit " 주문형(맞춤형) 반도체로 트랜지스터와 연결선이 놓여질 위치에 제한을 두지 않은 반도체 설계 방식이다. FPGA보다 저렴하고 빠르며 전력 효율이 좋다. 하지만 칩이 한 번 완성되면 수정이 어렵기 때문에 초기 비용이 많이 들어 충분한 검증의 과정이 필요하다. 이러한 특징에 따라 대량 생산에 적합하다. 일반적으로 ASIC으로 칩을 생산하기 전에 FPGA를 사용하여 회로를 검증하게 된다. 2. FPGA " Field Programmable Gate Array " 트랜지스터와 연결선이 놓여질 ..

HDL을 사용하여 하드웨어 설계를 할 때 크게 behavioral model과 structural model이 있다. 1. Behavioral Model " 모듈이 어떻게 동작하는지를 기능위주로 설명하는 모델 " Always block을 사용하여 구현한다. (예시) always @ (PS or X)// Combinational Circuit begin// Implements state table // Output and Next States end always @ (posedge CLK) // State Register begin State

대역폭 = 메모리 버스의 폭(W) * 메모리 클럭 주파수 - 메모리 버스의 폭 = 메모리 입출력 라인 개수 (bit) - 메모리 클럭 주파수 = 메모리 동작 속도 (MHz) 1. 메모리 입출력 포트의 개수를 늘린다. 2. 메모리 자체 클럭 주파수를 높인다. 3. 메모리를 병렬화하여 접근하는 Interleaving 메모리를 여러개의 모듈로 나누어 여러 메모리로 동시에 접근 가능하도록 하는 기법 → 파이프라인

Channel Length Modulation " Short channel에서 saturation current가 선형적으로 증가하는 현상 " 이상적인 MOSFET의 동작에서 pinch-off 지점 이후로 drain 전압이 증가해도 drain 전류가 포화됨에 따라 일정하게 유지된다. 하지만 실제로는 drain 전압이 증가함에 따라 pinch-off region이 늘어나 채널길이가 짧아짐에 따라 drain 전류가 증가하게 된다. 이는 depletion 영역이 증가하고 채널길이가 짧을수록 저항이 감소하기 때문이다. 이에 따라 포화 전류식은 아래와 같이 바뀐다. ※ Early Voltage = V(A) = 1/λ Long channel에서는 pinch-off 지점과 drain 사이 거리가 전체 채널 길이 대비..

1. DDR (Double Data Rate) DDR은 CLK의 rising/falling edge에서 모두 데이터를 전송하여 대역폭을 넓힌 DRAM 메모리이다. 이와 대비되는 SDR은 Single Data Rate으로 한 번의 클럭에 한 번의 데이터를 전송한다. DDR2, DDR3, DDR4와 같이 세대가 높아질수록 최대 데이터 전송 속도와 소비전력 측면에서 성능이 향상된다. 보통 최대 데이터 전송 속도가 두 배씩 증가하고 동작 전압이 낮아진다. 2. LPDDR (Low Power Double Data Rate) LPDDR은 스마트폰이나 태블릿과 같은 모바일 기기에 사용되는 저소비전력의 DRAM 메모리이다. DDR과 마찬가지로 LPDDR2, LPDDR3, LPDDR4, LPDDR5 등 세대가 높아질수록..

앞서 살펴보았듯 MOSFET은 4단자 소자이다. 일반적으로 MOSFET의 동작을 설명할 때에는 Body, 즉 기판을 고려하지 않고 Gate, Source, Drain 3개의 소자로 설명하곤 한다. 이는 Body 단자를 접지로 가정하고 설명하여 그런 것이다. Body Effect는 그 이름에서도 예상할 수 있듯 Body 단자에 의해 발생하며 이는 간단히 설명하면 Vth 문턱전압을 제어하는 방법이다. 이때, Body란 MOSFET의 기판을 뜻하며 nmos의 경우 p-substrate, pmos의 경우 n-substrate를 의미한다. 0. Body Effect - 기판효과 Body Effect란 MOSFET의 Body에 역방향 바이어스, 즉 음의 전압을 인가하여 Vth(문턱전압)이 높아지는 현상이다. 이는 ..

하나의 트랜지스터로 구성된 NAND Flash는 웨이퍼당 더 많은 칩을 생산할 수 있어 집적도가 높다. 기존의 MOSFET과 다른 점은 control gate와 oxide 층 사이에 floating gate가 있다는 점이다. 이 floating gate에 전자를 넣고 빼내어 데이터를 쓰고 읽게된다. 이에 따라 SRAM, DRAM과 달리 전원이 꺼져도 데이터가 유지되는 비휘발성 메모리이지만, 속도가 느리고 내구성이 좋지 않다. 따라서 고용량, 저비용의 특성에 따라 대용량 스토리지용 메모리로 사용된다. 비휘발성 메모리의 한 종류인 NAND Flash의 동작(Program, Erase, 읽기)에 대해 알아보자. 1. Program - 쓰기 동작 " Floating Gate에 전자를 charge시켜 Vth를 증..

1T1C로 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터로 구성된 DRAM은 커패시터에 전하를 충/방전 하며 데이터를 읽고 쓰게 된다. 커패시터 특성상 누설전류가 발생하여 주기적으로 전하를 채워주는 refresh 동작이 필요하다. 하지만 SRAM 대비 높은 집적도와 저렴한 가격이라는 장점 때문에 DRAM이 더 많이 사용된다. 휘발성 메모리의 한 종류인 DRAM의 동작(대기, 읽기, 쓰기, refresh)에 대해 알아보자. 0. Bitline 과 wordline 본격적으로 들어가기에 앞서 기본 용어에 대해 정리하자. 앞선 포스팅에서 1T1C DRAM cell의 구조에 대해 살펴보았다. 하지만 실제 DRAM 메모리는 단일 셀로 구성된 것이 아닌 여러 개의 DRAM cell의 집합, 즉 array 형태로 이루어져 있다...

SRAM은 CMOS 인버터의 입/출력이 서로 맞물린 래치 회로와 bitline과 연결된 2개의 acccess 트랜지스터로 구성되어 있다. 이에 따라 서로 반대의 데이터가 저장된 래치 회로의 양단 전압 차에 의해 0과 1을 기록하고 읽는다. 이에 따라 속도가 빠르다는 특징이 있지만 집적도가 낮고 가격이 비싸며 소비전력도 크다는 단점이 있다. 휘발성 메모리의 한 종류인 SRAM의 동작(대기, 읽기, 쓰기)에 대해 알아보자. 0. Bitline 과 wordline 본격적으로 들어가기에 앞서 기본 용어에 대해 정리하자. 앞선 포스팅에서 6개의 트랜지스터로 구성된 기본 SRAM cell의 구조에 대해 살펴보았다. 하지만 실제 SRAM 메모리는 단일 셀로 구성된 것이 아닌 여러개의 SRAM cell의 집합, 즉 a..