[컴퓨터 구조] chap 1.5 Technologies for Building Processors and Memory
본 포스팅은 아주대학교 Computer Organization and Architecture 강의 내용을 토대로 작성한 글입니다.
+ Computer Organization and Design : The Hardware/Software Interface Mips ver. 의 책을 참고하였습니다.
Technologies for Building Processors and Memory
많은 컴퓨터 디자이너들의 노력으로 시대가 발전함에 따라 같은 바용에 더 나은 전자제품을 만들 수 있게 되었다.
실제로 1951년에 진공관 하나밖에 만들 수 없었던 비용으로 2013년에는 과거에 비해 아주 뛰어난 성능을 자랑하는 엄청난 양의 트랜지스터(Transitors)를 가진 집적회로(IC)를 만들 수 있게 되었다. 이렇듯 집적회로 및 트랜지스터는 컴퓨터 발전에 밀접한 연관이 있기에 컴퓨터를 전문적으로 이해하기 위해서는 이러한 집적회로의 기초에 친숙해질 필요가 있다.
트랜지스터(Transitor)란 간단하게 말하면 전기에 의해 작동하는 On/Off 스위치 이다. 집적회로(Integrated circuit, IC. aka. chip)는 수십 에서 수백 개의 트랜지스터를 하나의 칩으로 결합한다. 앞서 살펴 보았던 고든 무어의 예측처럼 칩 하나 당 들어가는 트랜지스터의 수가 비약적으로 수백에서 수백만으로 비약적으로 증가하자 이를 나타내는 용어가 새로 등장하였는데,
바로 very large-scale intergrated circuit(VLSI) 이다.
이러한 IC 칩들이 어떻게 제조되는지 이해하기 위해서 우리는 먼저 실리콘(Silicon) 를 살펴봐야 한다.
실리콘은 부도체와 도체 사이의 성질을 지닌 반도체(Semiconductor)이다. 따라서 전기가 잘 통하지 않기에 화학적 과정을 통해서 도체(Conductor), Insulators(부도체), Switch로 바꾸는 작업을 한다. 트랜지스터는 마지막 3번째인 Switch 카테고리에 든다고 보면 된다. 앞서 언급했던 VLSI는 이러한 도체, 부도체, 스위치들의 조합으로 제작된 작은 package라고 보면 된다.
집적회로가 만들어지는 과정은 위의 그림과 같다. 기다란 Silicon ingot이 균일한 간격으로 짤려 wafer가 되고,
이 wafer는 20~40 가지의 일련의 과정들을 거쳐서 화학처리가 진행되어 Patterned wafer로 만들어진다.
이 과정에서 transitor 인지, conductor 인지, insulator 인지가 결정된다. Patterend wafer는 잘게 다져지는 'diced' 라는 과정을 거쳐서 die 라는 여러 피스들로 나눠진다. 이렇게 만들어진 die가 우리가 흔히 알고 있는 chip 인 것이다.
하지만 생산과정에서 양품만 나올 일은 없는데, 이렇게 전체 생산된 die의 개수에서 양품이 나오는 비율을 수율(yield) 이라고 한다.