메모리 소자 계층도( feat. 반도체 이야기)

안녕하세요. 훈릴스입니다.

오늘은 메모리 소자의 계층도에 대해 알아보는 시간을 가져보고자 합니다. 갑작스럽게 이렇게 이야기하면 많은 분들이 모르실 수도 있는데요. 찬찬히 하나하나 설명해드릴테니 따라와보시죠! 바로 레츠게릿!

 

우선 우리가 컴퓨터를 사용할 때 다른 사이트를 켜 놓고 게임을 하거나 인터넷 쇼핑을 하고 와도 켜 놓은 사이트의 정보는 유지됩니다. 이렇게 유지되는 원리는 바로 메모리 소자가 데이터를 저장해놓기 때문인데요. 정보를 저장할 수 있는 메모리 소자는 다양한 종류가 있어요. 보통 캐쉬, 주메모리, 로컬 스토리지, 원거리 2차 스토리지 크게 4가지로 나뉘어요.

계층도는 다음과 같습니다.

출처 : 엔지닉

최상위 캐시는 CPU가 사용하는 메모리 소자입니다. 중앙 처리 장치에 내장되어 빈번하게 사용하는 데이터를 저장하는 메모리입니다. 메모리 중에서 가장 빠르지만, 가장 비싸다는 단점이 있어요.. ㅠㅠ

 

캐시 다음에 위치한 주 메모리(DRAM)이 컴퓨터의 주 메모리 역할을 하는 메모리 소자입니다. DRAM은 SRAM 보다는 느리지만 단순한 구조로 이루어져, 가격적인 메리트가 더 있어요. 우리나라의 삼성전자와 SK 하이닉스가 이러한 메모리 소자에 강점을 가지고 있어서 많은 외화를 벌어들이고 있죠. 속도는 SRAM보다는 느려요.

 

 

 

 

그 다음 위치한 것은 바로 로컬스토리지(HDD,NAND Flash)이에요. DRAM보다는 많이 느리지만 데이터가 영구적으로 저장된다는 특징이 있어요. 위의 DRAM은 컴퓨터가 꺼지면 저장된 데이터가 모두 날라가지만, 로컬 스토리지는 전력이 모두 없어져도 데이터가 영구적으로 저장됩니다. 즉, 영구적으로 데이터를 저장할 수 있는 장점이 있는 것이죠. 다만 속도가 느리답니다.

 

 

 

 

그 다음 위치한 원거리 2차 스토리지가 바로 우리가 요새 자주 쓰는 원격 인터넷 저장소에요. 요새 다들 구글 드라이브나 네이버 드라이브 같은 원격 저장 장치를 많이들 쓰시죠? 이러한 저장 장치들이 바로 원거리 2차 스토리지입니다. 인터넷 연결이 되어 있을 때만 연결이 가능하기에, 인터넷이 안되는 장소에서는 쓸 수 없다는 단점이 있어요. 또한, 다른 메모리소자보다 속도가 월등히 느리답니다. 하지만, 반대로 인터넷 연결된 곳이면 어느 장치에서든 원하는 정보를 가져올 수 있기에 그러한 점에서 많은 사람들이 사용하게 되는 것 같아요.

 

 

 

SRAM(Static Random Access Memory)를 의미하는데요. 속도가 빨라서 대부분의 전자 장치의 캐시 메모리로 주로 사용돼요. 셀 구조가 무척이나 복잡하기에 간단히 설명드리자면 6개의 트랜지스터가 구성되어 있고, 데이터 저장 역할을 하는 교차 결합의 CMOS 인버터와 비트라인 그리고 Access line 으로 구성됩니다. 또한, 커패시터 회로를 사용하기에 전하 유출이 일어나지 않아 전력이 적게 사용되는 장점이 있어요. 또한, 우리가 메모리 셀의 주소만 알고 있다면 컴퓨터에서 바로 접근할 수 있기에 이름에 RAM(Random Access Memory)라는 이름이 붙었어요.

 

 

그 다음 알아볼 것은 DRAM입니다. 앞서 말씀드렸듯이 우리나라 기업들이 세계적인 기술을 자랑하고 있는 메모리 소자입니다. DRAM의 기원은 IBM의 연구원이었던 R.H Dennard에 의해 발명되었어요. 그 당시는 조잡한 기술이었지만, 지금은 발전에 발전을 거듭하여 엄청나게 집적화 되었고 대부분의 전자기기에 사용되고 있ㅅ습니다. 다른 메모리 소자에 비해 상대적으로 빠른 동작 속도와 큰 메모리 용량 덕분에 주 메모리 역할을 하고 있습니다. 또한, 반도체 산업에서 중요한 위치를 차지하는 메모리 소자입니다. DRAM은 MOS 트랜지스터 1개와 커패시터 하나로 구성된 1T1C의 구조를 가져요. 이것을 하나의 셀이라고 하는데요. 하나의 셀에는 1비트의 정보를 저장할 수 있어요. 여기서 트랜지스터는 스위치 역할을 하고 커패시터는 데이터 저장의 역할을 수행해요. 여기서 트렌지스터는 소자의 미세화가 진행됨에 따라 문턱 전압이 낮아져 누설 전류가 커지는데요. 그래서 주기적으로 리프레쉬 동작이 필요하고, 리프레쉬 동작에는 전력이 사용되기에 누출을 막기 위해 엔지니어들은 힘쓰고 있어요.

 

이상으로 메모리 소자의 계층도에 대해서 알아보았습니다. 하나하나 파고들면 정말 어려운 방대한 내용이 있기에 자세한 내용은 천천히 알아가보도록 해요!

 

모두 좋은 하루 보내세요!