디램(DRAM)이란?, 필요성, 구조, 기술력

TV나 신문에서 삼성전자, 하이닉스와 더불어 메모리 반도체, 디램, 낸드플래시 용어를 많이 접하는데 이게 무엇인지 얕게 알아본다. 본 포스팅을 끝까지 읽었을 때 우리나라의 주력인 메모리 반도체가 무엇이고 어떻게 쓰이는지 조금 더 나아가 디램과 낸드플래시가 무엇인지 감을 잡을 수 있을 것이라 믿는다.

 

전 세계 1위인 삼성전자와 2위인 하이닉스의 주력인 메모리반도체 중 디램(DRAM)과 낸드플래시(NAND Flash)가 무엇 각각 나누어 다뤄보고 본 포스팅은 디램(DRAM)을 먼저 알아본다.

 

 

1. 디램(DRAM) 이란

D램 모듈 (출처: 삼성뉴스룸)

메모리 반도체는 기본적으로 데이터 저장용으로 쓰인다. 메모리 반도체 중 하나인 D램은 아주 빠른 속도로 데이터를 연산 처리하는 시스템반도체 CPU나 GPU가 요구하는 데이터를 임시로 저장 및 처리하는 역할을 담당한다.

 

2. 램(RAM), 왜 필요할까?

CPU-RAM-Drive 데이터 플로우

D램은 데이터가 필요한 모든 장치에서 사용된다. 그런데 하드드스크(HDD)도 데이터 저장장치인데 굳이 램이 필요한 까닭은 무엇일까?

 

사실 램이 없으면 컴퓨터가 작동되지 않지만, 없다고 가정했을 때 어떤 일이 벌어지는지 살펴보자.

CPU나 GPU같은 시스템 반도체는 아주 빨리 데이터 연산 처리를 하고 그에 따른 데이터 전송이 요구되는데, 하드디스크는 저장크기가 클 뿐 빠른 속도를 낼 수 없기 때문에 컴퓨터가 수행하는데 어려움을 겪게 된다. 

 

디램은 하드디스크에 있는 데이터를 신속하게 가져와 시스템 반도체의 빠른 데이터 연산처리를 위해 반드시 필요하다.

 

3. 디램의 구조

출처: 삼성전자, 테크인사이츠

디램은 한 개의 트랜지스터(Transistor)와 한개의 커패시터(Capacitor)로 구성되어 (=1T1C구조) 이렇게 한 구조를 한셀(cell)이라 한다. 무수히 많은 셀을 집적한 칩이 D램이다.

 

디램 칩 하나를 단면을 잘라 내부를 보면 크게 세 가지 영역을 볼 수 있다. 정보를 저장하는 셀(cell) 영역은 디램 칩의 대부분의 공간을 차지한다. 그리고 셀 영역을 돕는 주변회로(periphery), 셀과 셀, 주변회로 간 연결을 돕는 배선(interconnect) 영역이다.

 

참고글: HBM이란, 고대역폭 메모리 반도체, 작동원리, 필요성, 장점, 인사이트

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4. 기술력

디램의 기술력을 결정짓는 가장 큰 부분은 집적도를 올리는 것이다. 같은 칩 크기에 더 많은 셀을 배열한다면 더 많은 데이터가 저장가능하다는 뜻이다. 또한 셀 자체 크기를 줄여 더 많은 셀을 넣을 수 있도록 집적도를 높이는 게 난이도가 높다.

 

사진제공/삼성전자 (출처: 서울경제)

한정된 공간에 집적도를 높이려다보니 더 미세한 공정이 요구되고, 이에 따라 셀 및 배선간 간격이 줄면서 전하(데이터)가 손실되거나 잘못된 데이터로 변질돼 오류를 일으키기도 하기 때문이다. 신문에서 자주 듣던 '7나노 공정', '3나노 공정' 이란 게 통상적으로 반도체의 핵심인 트랜지스터 게이트의 길이를 말한다.

 

현재 전 세계 1위인 삼성전자는 12나노급 D램을 개발해 양산에 나선다. 일반적으로 더 미세공정이 요구되는 시스템반도체에서 주로 사용되는 ASML의 EUV 장비를 메모리반도체인 D램 생산에도 적용됐다.

 

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