집적 회로

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집적회로 예, EPROM은 창을 통해 자외선(ultraviolet light))로 데이터를 지운다. DIP 패키지 형이다.
EPROM 메모리 집적회로, 메모리 블럭으로 구성 및 집적되어 있다. 외부회로와 연결하기 위해 silver wires 본딩으로 리드선과 연결되어 패키지화되어 있다.
아트멜 다이옵시스 740 시스템의 집적 회로는 주변 기기 주위에 있는 메모리 블록, 논리 및 입출력 패드를 보여 준다

집적 회로(集積回路, 영어: Integrated Circuit)란 특정 기능을 수행하는 전기 회로를 가진 반도체 소자(주로 트랜지스터)를 하나의 칩에 모아 구현한 것을 말한다. 웨이퍼 상에 사진기술과 도핑을 이용하여 전자회로를 구성 한다.

가장 쉽게 집적시킬 수 있는 소자가 트랜지스터와 다이오드 그리고 저항이다. 집적회로에는 일반적으로 소용량 축전기만이 사용되며 코일은 구현 불가능하다. 따라서 용량이 큰 커패시터(콘덴서)나 코일은 외부와 연결할 수 있는 단자를 두어, 외부에 연결하여 회로를 구성한다.

컴퓨터 시스템의 발전과정에서, [진공관]과 개별 [트랜지스터]를 거쳐 [집적회로]를 통해 공간절약과 소비전력 감소 부분에서 획기적 발전을 하였다.

디지털 회로에서는 논리표현을 위해 집적회로가 중심이 된다. TTL, FPGA까지 다양한 분야에서 사용된다.

디지털 뿐만 아니라 아날로그인 연산 증폭기 분야에서도 집적회로가 많이 사용된다. 아날로그 회로를 구성할 때, 처음에는 트랜지스터가 주로 사용되었으나, 점차 발전하면서 집적회로인 연산증폭기가 더 많이 사용되고 있다.

현재 전자공학에서 집적회로를 빼놓고는 생각할 수 없다.

집적 회로의 분류[편집]

집적회로는 집적되는 트랜지스터의 수에 따라 다음 5가지로 분류한다.[1]

  1. 소규모 집적회로 또는 SSI(small scale IC): 100개 이하. SSI는 복잡하지 않은 디지털 IC 부류로, 기본적인 게이트기능과 플립플롭이 이 부류에 해당한다.
  2. 중간 규모 집적회로 또는 MSI(medium scale IC): 100~1000개. MSI는 좀더 복잡한 기능을 수행하는 인코더(encoder), 디코더(decoder), 카운터(counter), 레지스터(register), 멀티플렉서(multiplexer) 및 디멀티플렉서(demultiplexer), 소형 기억 장치 등의 기능을 포함하는 부류다.
  3. 대규모 집적회로 또는 LSI(large scale IC): 1,000~10,000개. LSI는 메모리 등과 같이 하나의 칩에 1,000~10,000개에 이르는 등가 게이트를 포함하는 부류이다.
  4. 초대규모 집적회로 또는 VLSI(very large scale IC): 10,000~1,000,000개. 대규모 메모리, 대형 마이크로프로세서, 단일 칩 마이크로프로세서(single-chip microprocessor) 등을 포함한다.
  5. UVLSI(ultra large scale IC): 1,000,000개 이상. 인텔의 486이나 펜티엄이 UVLSI에 해당한다.

그러나 VLSI와 UVLSI를 정확하게 구분하기는 어렵다.

설계[편집]

제조 공정[편집]

  • 반도체 제작
  • 패키징
  • 마무리

패키지[편집]

저밀도 집적회로, 와이어 본딩(bond wires)을 통해 외부 리드선과 연결하고 수지 또는 실리콘 자기 재료를 이용하여 패키지 한다.
와이어 본딩을 반도체칩, CPU.
와이어 본딩을 반도체칩과 PCB패드에 직접 연결한 예.

집적회로는 다른 기능소자와 결합하여 전체회로가 구성된다. 따라서 패키지를 통해 PCB상에 결합하여 회로를 구성한다. 개별적인 칩이 하나의 패키지 형태를 갖는 것이 기본이다. 패키지를 만들어 PCB상에 붙이는 방법이 일반적이지만, 비용 상 또는 다른이유로 PCB상에 직접 붙이는 방법도 사용한다.

본딩을 할때, 반도체 칩을 PCB 상에 고정하고 반도체칩과 PCB상의 패드에 직접 연결한다. 와이어본딩이 보이면 손상을 받을수 있으므로 보호용 재료로 덮는다.

이렇게 직접 PCB에 칩을 붙이는 방법은 문자 LCD와 같은 기능적 블럭이나 장난감 등에 비용에 민감한 분야에 적용하여 전자회로를 구현한다.

PCB상에 직접 칩을 붙이면 칩만 제거하는 일이 불가능하므로 고장시 모듈 전체를 바꾸는 방법으로 시스템 관리 유지한다. 모듈로 기능적 블럭이 확실한 경우에 많이 사용한다.

패키지 형태에 따른 분류[편집]

  • DIP(Dual Inline Package)
  • TO
  • SIP(Single Inline Package)
  • Flat Package

제조회사 표기[편집]

같이 보기[편집]

출처[편집]

  1. 임석구, 홍경호 디지털 논리회로: 이론 실습 시뮬레이션, 37page, HANBIT media, Inc. Printed in korea, 2009 초판, ISBN 978-89-7914-600-4