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디램
디램(DRAM; Dynamic Random Access Memory)이란 저장된 정보가 시간에 따라 소멸하기 때문에 주기적으로 재생시켜야 하는 특징을 가지고 있는 메모리를 뜻한다.
개요[편집]
디램은 램(RAM)의 한 종류로 저장된 데이터가 시간과 전원의 끊김에 따라 소멸한다. 정보를 구성하는 개개의 비트를 각기 분리된 축전기(Capacitor)에 저장하고, 각각의 축전기가 담고 있는 전자의 수에 따라 비트의 1과 0을 나타내지만, 축전기에서 누설전류가 발생함에 따라 기억된 정보를 잃게 된다. 이를 방지하기 위해서 기억 장치의 내용을 주기적으로 저장해야 하기 때문에 동적(Dynamic) 램이라고 부르기도 한다. 전기 공급이 끊기면 정보가 지워지는 메모리기 때문에 휘발성 메모리에 해당한다.[1] 에스램(SRAM)에 비해 속도가 느리고, 에스램은 비휘발성 메모리임에도 불구하고, 가격이 저렴하고 구조가 단순하기 때문에 일반적으로 램이라고 이야기 할 때는 대부분 디램을 의미한다. 낮은 단가와 높은 집적도를 통해 시간이 지날수록 칩이 소형화되어, 기업의 입장에서는 디램을 쉽게 포기할 수 없어, 스마트폰, 태블릿, 노트북 등 대부분의 전자기기에서 사용되고 있다. [2] 디램의 성능을 높이기 위해서는 축전기의 방전 즉, 누설 전류가 발생하는 것을 막아야 한다. 축전기의 특성에 따라 유전율이 높을수록, 두께가 얇을수록, 면적이 넓을수록 좋아진다. 따라서 High-k 물질을 사용하고, 3D 구조로 만들어 면적을 증가시킨 뒤, 완성된 디램을 수직 방향으로 적층하여 실리콘 관통전극(Through via silicon, TSV)로 디램의 성능을 향상시킬 수 있다.[3]
특징[편집]
동작 원리[편집]
- 쓰기
디램에서 데이터를 쓰는 방법은 다음과 같다. 먼저 워드 라인(word line)에 하이(high) 신호를 인가하여 해당 셀의 트랜지스터를 ‘온(ON)’ 상태로 만들어준 후, 비트 라인(bit line)에 쓰려고 하는 데이터의 전압 값인 VDD 또는 0을 인가시켜준다. 조금 더 쉽게 말하면 비트 라인에 1 또는 0 값을 인가시키는 것을 의미한다. 만약 축전기에 전하가 쌓이면 데이터는 1이고, 축전기에 전하가 쌓이지 않았다면 데이터가 0이다. 이 상태를 저장하면 데이터가 디램에 저장되는 것이다. 워드 라인에 게이트 역할을 하는 것이기 때문에 로우(low) 신호가 입력될 경우, 트랜지스터나 축전기에 신호가 전달될 수 없다.
- 읽기
디램에서 데이터를 읽는 방법은 쓰기보다는 조금 더 복잡하고 어렵다. 시작은 쓰기와 마찬가지로 읽고자 하는 셀의 트랜지스터를 온 상태로 만들기 위해, 워드 라인에서 하이 신호를 인가시켜 준 뒤, 비트 라인에는 VDD/2를 인가 시켜준다. 만약, 디램의 데이터가 1 즉, 축전기에 VDD가 있는 상태라면 축전기에 있는 전하들이 비트 라인 쪽으로 서서히 이동하면서 결국 VDD/2는 약간 증가하게 될 것이다. 이와 반대로, 축전기에 있는 데이터가 0이라면, 전하들이 축전기 쪽으로 이동하여 VDD/2는 약간 감소하게 될 것이다. 이렇게 발생한 비트 라인의 전위차를 감지 증폭기(sense amplifier)에서 비교하여 값을 증폭시키고, 해당 데이터가 0인지 1인지를 판단하여 읽어 들이게 된다.[2]
듀얼 인라인 메모리 모듈[편집]
듀얼 인라인 메모리 모듈(Dual In-line Memory Module, DIMM)이란 여러 개의 디램 칩을 회로 기판 위에 탑재한 메모리 모듈 또는 핀 배치나 전기적 특성을 규정한 듀얼 인라인 메모리 모듈 규격을 가리킨다. 듀얼 인라인 메모리 모듈 규격은 국제 반도체 표준화 기구(Joint Electron Device Engineering Council, JEDEC)로 표준화되어있고, 탑재되는 에스디램 칩의 종류에 따라 규격이 다양하다. 기본적으로 듀얼 인라인 메모리 모듈 인터페이스는 주소, 데이터, 제어 신호로 되어 있어 PC용은 64비트 데이터의 듀얼 인라인 메모리 모듈이 사용되고, 신뢰성이 요구되는 서버에서는 오류 정정 부호 8비트를 부가한 72비트 데이터의 듀얼 인라인 메모리 모듈을 사용한다. 대표적인 듀얼 인라인 메모리 모듈에는 버퍼링되지 않은 듀얼 인라인 메모리 모듈(Unbuffered or Unregistered DIMM, UDIMM), 등록된 듀얼 인라인 메모리 모듈(Registered DIMM, RDIMM), LRDIMM, 완전히 버퍼링된 듀얼 인라인 메모리 모듈(Fully Buffered DIMM, FBDIMM) 등이 있다.
버퍼링되지 않은 듀얼 인라인 메모리 모듈[편집]
버퍼링되지 않은 듀얼 인라인 메모리 모듈은 데스크톱 PC용으로 주로 사용하는 디램 모듈로, 저렴한 가격 대신, 8비트 디램만을 사용하여 최대 2 랭크까지 확장할 수 있는 메모리 타입으로, 지원 용량을 저전력으로 유지한다. 채널당 2개의 듀얼 인라인 메모리 모듈만 사용이 가능하고, 오류를 줄이기 위해 저용량만을 지원하여 버퍼나 레지스터 없이 빠른 응답률을 가진다.
등록된 듀얼 인라인 메모리 모듈[편집]
등록된 듀얼 인라인 메모리 모듈은 서버와 워크스테이션용으로 주로 사용되는 디램 모듈로, 메모리에 제어 신호를 위한 버퍼(레지스터)가 있다. 레지스터는 듀얼 인라인 메모리 모듈의 주소와 명령 신호를 관리하고, 전송 신뢰도를 향상하여 동작의 안정성을 높인다. 4비트 디램을 지원하고, 듀얼 인라인 메모리 모듈 당 최대 4 랭크 혹은 채널당 3개 듀얼 인라인 메모리 모듈까지 확장할 수 있는 메모리 타입으로, 보다 강력한 오류 보정에 관한 기술들인 신뢰성, 가용성, 사용성 기능을 지원한다. 레지스터 칩을 사용하였기 때문에, 원가가 상승했다.
LRDIMM[편집]
LR DIMM(Load Reduced DIMM)은 8기가바이트 이상의 고용량 서버용 모듈에 적용하기 위해 국제 반도체 표준화 기구에서 준비 중인 모듈 규격으로, 1개 또는 2개의 버퍼를 모듈에 장착해 데이터 전송 시 발생하는 전기적인 부하를 줄이고, 이를 통해 시스템에서 메모리 용량의 확대가 가능하다. 등록된 듀얼 인라인 메모리 모듈에 버퍼(Isolation Memory Buffer, IBM)를 추가하여 데이터 신호를 제어하는 타입의 메모리다. 부하 분산을 통해 랭크에 의존하지 않고 듀얼 인라인 메모리 모듈에 걸리는 전기적인 버퍼를 순차적으로 데이터 버퍼에 나열할 수 있고, 랭크 다중화를 통해 메모리 컨트롤러가 인지하고 있는 디램의 물리적 랭크 수보다 더 많은 수를 논리적으로 허용하고, 지원할 수 있다. 등록된 듀얼 인라인 메모리 모듈과 마찬가지로 최대 4 랭크 혹은 채널당 3개의 슬롯의 고용량 메모리를 지원한다. 버퍼를 통해 빠른 응답률과 저전력 지원을 향상시켰지만, 등록된 듀얼 인라인 메모리 모듈의 약 20%가량 원가가 상승했다. 매우 큰 용량의 메모리를 사용할 때 좋지만, 그 외에는 가격 대비 성능이 떨어진다. 기존의 입출력 방식을 따르지 않기 때문에, 하드웨어(BIOS)의 지원이 필요하다.[4]
완전히 버퍼링된 듀얼 인라인 메모리 모듈[편집]
일반적으로 메모리 컨트롤러는 디램 모듈과 모든 데이터 라인들이 멀티 드롭 버스라는 구조를 통해 연결되어야 하고, 액세스 속도와 메모리 폭이 증가하면 버스와 장치 사이의 인터페이스에서 신호가 저하된다. 이에 따라 속도와 메모리 밀도의 제한이 있는데, 이러한 한계점을 해결하기 위한 것이 완전히 버퍼링된 듀얼 인라인 메모리 모듈이다. 완전히 버퍼링된 듀얼 인라인 메모리 모듈은 메모리 컨트롤러와 메모리 모듈 사이를 병렬로 연결하지 않고, 고급 메모리 버퍼(Advanced Memory Buffer를 통해 접근하게 된다. 메모리 컨트롤러와 고급 메모리 버퍼는 직렬 인터페이스로 구성되어 있어 실현 가능한 수준 이상으로 메모리 핀 수를 늘리지 않고도 메모리 대역폭을 늘릴 수 있다. 고급 메모리 버퍼는 신호 버퍼링 및 재전송을 통해 신호 약화를 보완할 수 있다.[5]
디램리스 에스에스디[편집]
디램리스 에스에스디(DRAMless SSD)는 디램이 없는 에스에스디(Solid State Drive)를 의미한다. 디램은 에스에스디의 매핑 테이블을 저장하는 데 사용된다. 매핑 테이블은 특정 데이터가 어디에 저장되어 있는지를 나타내는 주소록으로, 컴퓨터가 에스에스디의 내부 데이터를 읽고 쓰기 위해서는 매핑 테이블을 무조건적으로 불러와야 한다. 디램리스 에스에스디는 에스에스디의 일부를 매핑 테이블로 사용한다. 매핑 테이블 자체의 용량은 실제 저장 공간의 1/1000 정도로 크지는 않지만, 데이터를 읽고 쓰기도 바쁜 에스에스디의 일부를 매핑 테이블로 활용하면 그만큼 성능이 하락할 수밖에 없다. 다른 메모리에 비해 가격이 매우 저렴하다. 그렇지만 상당수의 디램리스 에스에스디는 하드디스크보다도 느리기 때문에 가격만 보고 구입하는 것은 권장하지 않는다. 기본적으로 디램리스 에스에스디의 성능이 떨어지기는 하지만, 일부 제품들은 디램이 없는 대신, 컨트롤러 내부에 소량의 메모리를 넣어 자주 사용하는 데이터는 빨리 접근할 수 있도록 설계되었다. 디램이 있는 에스에스디에 성능이 크게 떨어진다는 평을 받는 다른 디램리스 에스에스디와는 달리, 해당 제품들은 디램이 있는 에스에스디에 비해 저렴하고 가성비가 좋은 에스에스디로 평가된다.[6]
종류[편집]
에프피엠 디램[편집]
에프피엠 디램(FPM DRAM)은 오늘날 사용하는 대부분의 컴퓨터에서 사용하고 있다. 처음 설계된 디램의 형태를 물려받아, 기존 디램을 개선한 형태의 메모리다. 같은 열이나 페이지 당 기존의 디램보다 데이터 접속 속도를 더 빠르게 해주고, 요청한 데이터를 이전 데이터가 위치한 같은 열에서 읽어올 경우, 데이터의 위치를 반복해서 나타내지 않고 그 데이터의 행 위치만을 읽어와 전체적인 메모리 처리 속도를 빠르게 해준다. 외부에서 제어 신호가 들어간 뒤에 내용을 출력하고, 제어 신호가 끝나면 출력을 중지한다.
이디오 디램[편집]
이디오 디램(EDO DRAM)은 에프피엠 디램과 거의 같은 형태로, 연속적인 메모리 접속 속도를 빠르게 하기 위해 약간의 변형을 가한 것이다. 타이퍼 페이지 모드(Typer Page Mode)라고 부르기도 한다. 출력 핀에 래치를 달아서 제어 신호가 끝난 후에도 다음 제어 신호가 올 때까지 데이터를 계속 출력하도록 한 메모리이다. 다음 데이터를 읽는 동안, 다음 동작을 할 수 있는 상태가 되기 때문에, 서로 데이터를 주고받는 데 필요한 시간을 대폭 줄여 속도를 높였다. 조작이 쉬워, 짧은 기간 안에 널리 인정받게 되었다. 이디오 디램을 지원하지 않는 컴퓨터 시스템에서도 EDO 메모리가 작동을 하기는 하지만 성능 면에서 별 차이가 없다. 에프피엠 디램과 이디오 디램이 컴퓨터 주기억장치의 대부분을 차지하고 있다.[7]
에스디램[편집]
에스디램(SDRAM)은 메모리 안의 셀, 입출력 버퍼, 메모리 컨트롤러가 동기화되어 있는 구조의 디램으로, 동작 속도, 입출력 버퍼의 속도가 동일하고, 1 클록 당 1개의 데이터를 쓰거나 읽는다. 디디알 에스디램(DDR SDRAM)과 에스디알 에스디램(SDR SDRAM)으로 나뉜다. 에스디알 에스디램은 각 클록 펄스가 상승 또는 하강하는 시점에서 한 번만 정보를 전송한다는 점으로부터 붙여진 것으로, 디디알 에스디램의 등장으로 관례적으로 붙여진 명칭이다. 오래된 기술이지만, 베이스가 되는 기술이기 때문에, 임베디드 시장에서는 아직도 사용되는 것으로 보인다. 디디알 에스디램이 등장하면서 대부분 단종 되었다. 모듈 당 집적률이 높지 않아 고용량의 램을 만들 때 양면에 모듈을 집적시킨 양면 램을 사용했었고, 종종 단면 램과의 충돌로 수많은 유저들에게 불편을 끼쳤다. 디디알 에스디램은 버전 1, 2, 3이 있기 때문에 일반적으로 디디알 에스디램이라 함은 디디알 1 에스디램을 말한다. 디디알 1 에스디램은 클록의 상승 단에서만 출력이 나왔던 에스디알 에스디램을, 하강 단에서도 출력할 수 있도록 하여 출력을 2배로 올린 것이다. 기본적인 구조는 에스디알 에스디램과 동일하기 때문에 비슷한 가격을 유지하면서도, 속도를 2배로 올려 펜티엄 4의 FSB와 동기화를 이루고, 듀얼 채널을 지원하였다. 디디알 2 에스디램이 등장하면서 단종 되었다. 디디알 2 에스디램과 디디알 3 에스디램은 각각 클록 속도를 2배로 상승시킨 것이다. 디디알 에스디램이 클록의 출력을 2배로 상승시킨 것에 더하여, 하나의 클록 비트 안에 2개의 비트를 실어 보내도록 한 것으로, 디디알 에스디램은 속도의 2배까지 끌어올렸다. 멀티레벨의 개념으로 들어가기 때문에 컨트롤러가 정교해야 하고, 컨트롤 과정에서 지연이 발생해 램 타이밍이 느려지게 된다. 중앙 처리 장치의 속도가 지속적으로 빨라지기 때문에, 그 속도를 따라잡기 위해 접근 속도를 늘리고, 클록 속도를 줄이는 방향을 선택한 것이다. 디디알 3 에스디램은 디디알 2 에스디램의 클록 비트를 다시 2개로 쪼개서 보내는 것으로, 접근 속도는 더 느려지지만, 클록 속도가 디디알 2 에스디램의 2배까지 빨라진다.
램버스 디램[편집]
램버스 디램(RDRAM)은 램버스사에서 개발한 디램이다. 주로 프로젝터나 게임기와 같은 고속의 속도를 요구하는 시스템에서 사용되었고, 실질적으로 시장에 나타난 것은 펜티엄 4가 등장하면서부터다. 펜티엄 4는 펜티엄 3에 비해 프론트 사이드 버스(Front Side Bus, FSB)를 비약적으로 상승 시켜 기존의 에스디알 에스디램으로는 중앙 처리 장치와 클록 동기화가 불가능하였다. 따라서 고속의 메모리인 램버스 디램을 표준으로 선택하게 되었다. 에스디알 에스디램과의 가장 큰 차이는 듀얼 채널을 지원한다는 점으로, 디램의 속도가 중앙 처리 장치보다 느릴 수밖에 없다는 단점을 극복하기 위해 개발되었다. 중앙 처리 장치와의 버스를 두 배로 늘려, 디램의 속도가 두 배로 늘어난 것처럼 동작하도록 구현되었다. 그런데, 듀얼 채널을 구현하기 위해서는 반드시 짝수 개의 램이 필요해, 더미 램이라는 램버스 디램과 똑같이 생긴 플라스틱 램을 사용하기도 했다. 기존에 사용하던 램에 비하여 장점이 많았지만, 에스디알 에스디램의 2배에 달하는 가격으로 인해, 디디알 에스디램의 등장으로 시장에서 물러나게 된다.[8]
구성[편집]
디램은 정보를 저장하는 방인 셀을 가지고 있는데, 1셀은 1개의 트랜지스터(transistor)와 1개의 축전기(capacitor)로 구성되어 있다. 트랜지스터 위에 축전기가 수직으로 세워져 있는 상태로, 축전기에 전하를 저장하여 전자의 유무에 따라 데이터를 저장한다. 낸드 플래시(NAND flash)가 셀을 수직으로 세워서 집적도를 높인 것과 달리 디램은 수직으로 세울 수 없기 때문에, 선폭을 작게 하여 집적도를 높이는 방법뿐이다. 디램의 집적도를 높이기 위해 미세선폭을 사용하게 되고, 이에 따라 많은 메모리 공정 및 작동 이슈가 생긴다. 축전기에 누설 전류가 발생하면서, 데이터 저장에 차질이 생기게 되고, 이를 해결하기 위해 축전기의 전기 용량(capacitance)을 높이려는 시도를 하고 있다. 여기서 나온 공식이 바로 ‘C = EA/d’라는 공식으로 A(면적)를 넓게 해주고, d(거리)를 줄여주면 C가 늘어나게 되는데, 어느 순간부터 전자 터널링과 같은 문제가 발생하여 d를 줄일 수 없게 되어, A를 늘리는 방법 밖에 남지 않았다. 이렇게 만들어진 것이 현재의 디램 구조로, 면적을 넓히기 위해, 평면구조가 아닌 것을 알 수 있다.[9]
속도[편집]
디램의 속도는 중앙처리장치(CPU)의 속도에 비해 떨어진다. 디램의 속도는 접근 시간과 대기 시간에 의해서 결정되고, 접근시간으로 표시한다. 액세스 타임(Access Time)은 입출력 명령을 받은 이후 얼마나 빠른 시간 내에 작업을 수행하는지를 말한다. 대기 시간은 0에 수렴할수록 디램의 전송 상태가 최적화되어있다는 것을 나타낸다. 디램은 크게 접근 시간, 순환 시간, 재충전 시간 세 단계로 동작한다. 램의 속도가 느려 중앙 처리 장치가 한동안 기다려야 하는 경우가 발생하는데, 이 상태를 대기 상태라고 한다. 대기 상태가 없다는 것은 메모리의 동작이 최적화되어있다는 것을 뜻하는데, 이 상태를 제로 웨이트 상태라고 한다. 디램의 속도를 향상시키기 위해서는 페이지모드 기법을 사용할 수 있다. 페이지 모드 기법은 페이지 모드를 사용한다는 뜻으로, 디램에서 페이지는 자료를 전송할 때 시간 간격을 두지 않고, 자료의 행과 열을 맞추어 자료를 읽고 쓰는 구조를 말한다. 따라서 디램에서 페이지 모드 기법이란 한 글자씩 읽는 것이 아니라, 자료의 행과 열을 맞춘 뒤 한 페이지씩 읽고 쓰는 기술을 사용한다는 것이다.[10]
재충전[편집]
디램은 휘발성 메모리이기 때문에 주기적으로 재충전(refresh)을 해주어야 한다. 셀에 저장된 데이터를 잃어버리지 않을 정도의 시간을 보유 시간(Retention Time)이라고 하고, 재충전하는 주기를 재충전 시간(Refresh Time, Tref)이라고 한다. 재충전 시간은 특정 셀을 재충전한 후, 동일한 셀을 재충전할 때까지 걸리는 시간 즉, 재충전 주기로, 로우 라인 또는 워드 라인 기반으로 동작하기 때문에 한 열을 동작시킨 후, 그 열을 다시 동작시킬 때까지의 시간으로 이야기 할 수도 있다. 재충전 시간은 보유 시간보다 반드시 작아야 한다. 재충전 주기(Refresh Cycle, Refresh Cycle Time)는 메모리의 전체 셀들을 완전히 재충전하기 위해 필요한 주기를 의미한다. 읽거나 쓰지 않을 때, 재충전 시간 안에 모든 셀들이 한 번씩 재충전하기 위해서 재충전 시간 안에 모든 워드 라인이 동작해야 한다. 총 n개의 워드 라인이 있다고 가정하면, 재충전 주기는 ‘재충전 시간/n’이 된다. 따라서 재충전 주기는 재충전 시간과 몇 개의 열을 가질 것인지 디램의 구조에 따라 결정된다.[11]
문제점[편집]
TID[편집]
TID(Total Ionising Dose)는 반도체 소자가 방사선에 의해 손상을 입는 효과로 주로 반도체 내의 실리콘(silicon)과 이산화규소(silicon dioxide)의 사이에서, 전자 정공이 형성되어 전하 트래핑(charge trapping)에 의해 발생하는 것이다. 이 현상은 비행기로 디램을 운송할 경우 발생하는데, 디램 공정 과정에 미세공정이 포함되면서, 크기가 작아짐에 따라 이전까지는 아무런 영향을 주지 않았던 방사선이, 디램에 손상을 주게 되었다. 육상으로 운송할 경우에는 발생하지 않는다. 디램 속 트랜지스터가 손상되어 불량이 되는 현상으로, 전자기 차폐를 활용하여 막을 씌우거나, 열을 가하여 회복하는 방법 등 다양한 방식으로 TID 현상을 극복하기 위한 연구가 진행 중이지만, 비용 문제로 인하여 쉽게 적용할 수 없거나, 열을 가하여 일부를 회복시킬 수는 있지만, 열로 인한 손상도 발생하는 등 현재로서는 TID 현상을 완전히 해결하지 못했다.
로 해머링[편집]
로 해머링(Row Hammering) 현상은 셀에서 누설 전하가 발생하여, 셀끼리 전기적으로 상호작용을 할 경우, 원래 접근하고자 하는 메모리뿐만 아니라, 주변 행의 메모리 내용까지 바뀌는 현상으로, TLD와 마찬가지로 디램의 크기가 작아지면서 발생한 문제다. 크기가 작아져 셀 밀도가 높아진 것에서 비롯된 것으로, 동일한 메모리 행을 여러 번 빠르게 활성화하는 특수하게 조작된 메모리 접근 패턴에 의해 발생할 수 있다. 디램에서 발생할 경우, 정보를 읽고 쓰기 위한 게이트 역할을 하는 워드 라인이 자주 열고 닫히면서 인접한 셀의 데이터가 손상되고 전자가 빠져나가게 된다. 로 해머링 효과를 사용해 일부 권한을 상승 시켜 컴퓨터 보안을 침해하는 데 악용하거나, 네트워크 기반 공격 등이 이론적으로 가능한 것으로 보인다. 이에 대응하기 위한 여러 가지 하드웨어 기반 기법들이 있지만, 디램에서 발생하는 로 해머링 현상에 대해서는 물리적으로 극복이 불가능한 문제다. 디램뿐만 아니라, 반도체의 미세화가 진행됨에 따라 점점 심화되는 문제점으로, 이에 대한 해결책을 마련하는 것이 필요한 상황이다.
셀 전기용량 저하[편집]
디램의 부피가 감소하면서, 각 셀의 전기용량(capacitance)이 저하되는 문제로, 전자를 담을 수 있는 용량까지 함께 작아지면서, 반도체 속 전자가 쉽게 빠져나가 성능 저하에 영향을 주는 것이다. 이에 대응하여 하프늄옥사이드() 물질을 사용하여 전자 손실을 최소화할 수 있는 연구가 진행되고 있는 것으로 알려졌다.[12]
비교[편집]
에스램[편집]
에스램은 정적 램이라고도 하며, 재충전 없이도 그 내용이 유지가 되는 메모리다. 디램보다 속도가 빨라, 중앙 처리 장치 바깥에 있는 L1, L2 캐시 램처럼 중앙 처리 장치와 긴밀하고 더 빠르게 데이터를 주고받을 수 있는 장치로 많이 활용된다. 디램이 1비트를 기억하기 위해 트랜지스터와 축전기를 하나씩 사용하는데 비해, 에스램은 1비트를 기억하기 위해 일반적으로 6개의 트랜지스터를 사용한다.[13] 디램은 축전기를 사용하는 반면, 에스램은 플립플롭으로 구성되어 있다. 원하는 내용에 즉시 접근이 가능하지만, 소비 전력이 높고 직접도가 낮다는 점과 가격이 비싸다는 점이 단점이다.
낸드 플래시[편집]
낸드 플래시(NAND Flash)는 반도체 셀이 직렬로 배열되어 있는 플래시 종류로, 쓰기 속도가 빠르다. 또한 셀을 수직으로 배열하기 때문에 좁은 면적에 많은 셀을 만들 수 있어, 대용량화 할 수 있다. 쓰기 속도는 빠르지만, 메모리 중 가장 읽기 속도가 느리다는 단점이 있다. 디램과 낸드 플래시는 각각 저장 방법에 따라 응용 분야는 다르지만, 데이터를 되도록 많이 저장하고, 빠르게 처리해야 한다는 동일한 목표를 가지고 있다. 낸드 플래시는 플로팅 게이트의 기여로 디램에 비해 집적도를 크게 올릴 수 있지만, 동시에 플로팅 게이트의 영향으로 동작 속도가 떨어진다. 반면, 디램은 축전기가 금속 산화물 반도체(Metal Oxide Semiconductor, MOS) 트랜지스터와 분리되어 있어 집적도는 떨어지지만, 스위칭 속도가 매우 빠르다. 디램은 전기 공급이 차단되면 데이터가 소멸되지만, 낸드 플래시는 전기 공급이 끊어지더라도 데이터가 소멸되지 않는다. 제품별로 데이터 저장 기간이 다르며, 짧게는 1년에서 길게는 10년까지 데이터가 저장된다. 낸드 플래시와 디램의 구조적인 차이점은 디램은 게이트 단자가 1개, 낸드 플래시는 2개라는 점이다. 낸드 플래시의 2번째 게이트 단자를 플로팅 게이트라고 한다. 이 플로팅 게이트를 통하여, 데이터를 원하는 기간 동안 저장할 수 있는 비휘발성 데이터의 저장 기능을 제공한다. 다만 플로팅 게이트를 포함하기 위해, 동작 속도 등 디바이스 특성에서 희생을 감수해야 하고, 재질과 공정 방법, 설계 등에서 보완해야 한다는 단점이 있다. 낸드 플래시는 표면적을 차지하는 디바이스의 점유 면적을 상대적으로 작게 할 수 있기 때문에, 집적도 측면에서는 메모리 디바이스 중 가장 유리하다. 그렇지만, 플로팅 게이트와 주변의 절연막들이 합작하여, 여러 가지 정전용량 성분을 만들고, 이런 성분들로 인하여 낸드 플래시의 동작 속도가 느려져, 메모리 디바이스 중 가장 느린 속도를 가진다.[14]
전망[편집]
반도체는 코로나 19 확산에 따라 2020년 상반기에 ‘언택트 수요’의 확대로, 반사이익을 누린 대표 산업군 임에도 불구하고, 글로벌 경기 침체를 이겨내지 못하고 성장세가 꺾이는 모습을 보이고 있다. 한국 수출의 20%가량을 차지하고 있는 핵심 품목인 반도체 가격이 하락하면서, 한국경제 전체가 불황에 빠질 수 있다는 우려도 발생하였다. 2019년 12월 이후 7개월 만인 2020년 8월에 서버용 디램의 가격이 직전 달 대비 6.4% 하락했다. PC용 디램의 가격 또한 직전 달 대비 5.4%가 하락하였고, 디램을 제외한 낸드 플래시를 비롯한 반도체 제품은 대부분 가격이 하락했다. 서버용 디램의 가격 하락은 디램 제조사들이 모바일형 디램 공급은 줄이고, 서버용 디램을 늘리면서 전체적으로 공급 과잉이 발생했기 때문인 것으로 증권가들이 분석했다. 2020년 상반기에 반도체 수급 차질을 우려한 마이크로소프트, 아마존 등의 클라우드 업체들이 반도체 구매를 늘려 재고 수준이 크게 상승했지만, 계속되는 경기 하락이 향후 수요 하락으로 이어질 것을 우려해, 하반기 서버 구축을 시장 전망치에 대비하여 줄이기로 결정하면서, 서버용 디램의 가격이 하락세를 보이게 되었다. PC용 디램 또한 상반기 동안 주문이 꾸준히 늘었지만, 하반기부터 공급 과잉 구도가 전개되어 가격이 하락하여 제조업체들이 재고를 줄이고 있는 것으로 알려졌다.[15] 계속해서 침체될 것으로 예상되었던 것과는 달리 상반기 동안 구매를 미뤄두었던 구매자들로 인해 하반기 들어 펜트업 수요가 증가하면서, 2020년 하반기를 통해 메모리 반도체 업계가 안정화 되는 추세를 보였다. 따라서 서버 디램의 재고 조정이 완료되는 2021년 1분기부터는 메모리 반도체 업황이 되살아날 것이라는 기대감이 커지고 있다. 이에 대하여 한국반도체산업협회 주최 ‘반도체 시장 전망 세미나’에서 정성공 옴디아 수석 연구원은 5세대 이동 통신 보급에 따른 스마트폰 출하량이 디램 시장의 성장을 결정할 것이라고 예측했다. 앞서 2020년 상반기에 구매를 크게 늘린 클라우드 업체들이 공급 과잉으로 인해 하반기 재고 소진을 하는 등 가격 약세를 보였지만, 2021년 1분기를 통해 수요와 공급이 비교적 균형점을 잡으면서 안정화될 것으로 관측된다.[16]
각주[편집]
- ↑ 〈동적 램〉, 《위키백과》
- ↑ 2.0 2.1 affix, 〈DRAM구조, 동작원리, 특징 - 메모리반도체〉, 《네이버 블로그》, 2020-05-04
- ↑ 성공하는 그날까지! 성공으로 만들자, 〈DRAM 작동원리!〉, 《티스토리》, 2020-06-08
- ↑ 스쳐가는 인연, 〈Memory – UDIMM vs. RDIMM vs. LRDIMM vs. HDIMM〉, 《티스토리》, 2014-12-27
- ↑ 한비시, 〈메모리 모듈 구분(1), 메모리 구분 : SO DIMM, U DIMM, R DIMM, VLP DIMM, 메모리 종류〉, 《네이버 블로그》, 2019-11-25
- ↑ yelobean, 〈디램리스 SSD란? 사도 될까?(DRAMLESS SSD)〉, 《네이버 블로그》, 2019-03-14
- ↑ 멍, 〈RAM의 종류와 특징〉, 《네이버 블로그》, 2010-03-21
- ↑ 란애슐리, 〈DRAM의 종류〉, 《네이버 블로그》, 2009-12-09
- ↑ 반도체 바다, 〈DRAM이란? DRAM에 대한 기본 지식!〉, 《티스토리》, 2018-07-04
- ↑ 수리나라, 〈메모리 속도 향상방법〉, 《네이버 블로그》, 2019-03-14
- ↑ beahey, 〈DRAM refresh〉, 《네이버 블로그》, 2009-12-06
- ↑ 강해령 기자, 〈초미세 D램 개발, 세 가지 걸림돌〉, 《전자신문》, 2019-05-10
- ↑ 영화음악, 〈DRAM 과 SRAM의 차이〉, 《전자신문》, 2010-04-26
- ↑ 진종문, 〈(반도체 특강) 디램(DRAM)과 낸드플래시(NAND Flasg)의 차이〉, 《에스케이하이닉스 뉴스룸》, 2019-05-15
- ↑ 양철민 기자, 〈가격꺾인 D램·낸드, 허리휘는 ‘반도체코리아’(양철민의 인더스트리)〉, 《서울경제》, 2020-08-01
- ↑ 장소희 기자, 〈내년 D램 수요, ‘스마트폰’이 관건...‘5G’서 기회 찾는 반도체업계〉, 《뉴데일리경제》, 2020-11-10
참고자료[편집]
- 〈동적 램〉, 《위키백과》
- beahey, 〈DRAM refresh〉, 《네이버 블로그》, 2009-12-06
- 란애슐리, 〈DRAM의 종류〉, 《네이버 블로그》, 2009-12-09
- 멍, 〈RAM의 종류와 특징〉, 《네이버 블로그》, 2010-03-21
- 영화음악, 〈DRAM 과 SRAM의 차이〉, 《전자신문》, 2010-04-26
- 스쳐가는 인연, 〈Memory – UDIMM vs. RDIMM vs. LRDIMM vs. HDIMM〉, 《티스토리》, 2014-12-27
- 반도체 바다, 〈DRAM이란? DRAM에 대한 기본 지식!〉, 《티스토리》, 2018-07-04
- 수리나라, 〈메모리 속도 향상방법〉, 《네이버 블로그》, 2019-03-14
- yelobean, 〈디램리스 SSD란? 사도 될까?(DRAMLESS SSD)〉, 《네이버 블로그》, 2019-03-14
- 강해령 기자, 〈초미세 D램 개발, 세 가지 걸림돌〉, 《전자신문》, 2019-05-10
- 진종문, 〈(반도체 특강) 디램(DRAM)과 낸드플래시(NAND Flasg)의 차이〉, 《에스케이하이닉스 뉴스룸》, 2019-05-15
- 한비시, 〈메모리 모듈 구분(1), 메모리 구분 : SO DIMM, U DIMM, R DIMM, VLP DIMM, 메모리 종류〉, 《네이버 블로그》, 2019-11-25
- affix, 〈DRAM구조, 동작원리, 특징 - 메모리반도체〉, 《네이버 블로그》, 2020-05-04
- 성공하는 그날까지! 성공으로 만들자, 〈DRAM 작동원리!〉, 《티스토리》, 2020-06-08
- 양철민 기자, 〈가격꺾인 D램·낸드, 허리휘는 ‘반도체코리아’(양철민의 인더스트리)〉, 《서울경제》, 2020-08-01
- 장소희 기자, 〈내년 D램 수요, ‘스마트폰’이 관건...‘5G’서 기회 찾는 반도체업계〉, 《뉴데일리경제》, 2020-11-10
같이 보기[편집]
