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1. 집적회로의 분류와 용도
1.1. 집적회로의 개념과 특징
집적회로는 하나의 반도체 기판에 다수의 능동소자(트랜지스터, 진공관 등)와 수동소자(저항, 콘덴서, 저항기 등)를 초소형으로 집적, 서로 분리될 수 없는 구조로 만든 완전한 회로기능을 갖춘 기능소자이다. 즉, 집적회로는 여러 가지 부품들을 초소형으로 집적시켜 만든 능력(기능)있는 부품이라고 할 수 있다.
능동소자는 입력과 출력을 가지고 있어 신호를 증폭이나 변환시켜 전기에너지를 변환시키는 소자를 말하며, 수동소자는 전기에너지를 스스로 발생시킬 능력이 없으며, 에너지를 소비하거나 축적, 혹은 그대로 통과시키는 소자를 말한다. 집적회로는 집적도, 회로구성 등 여러 가지 기준에 따라 분류할 수 있는데, 그 중 집적도에 따른 분류로 SSI, MSI, LSI, VLSI, ULSI로 나뉜다.
1.2. 집적도에 따른 IC 분류
1.2.1. SSI(Small Scale IC)
SSI(Small Scale IC)는 수십 개의 트랜지스터들이 집적되는 소규모 IC로, 기본적인 디지털 논리 게이트를 포함하고 있다. SSI는 복잡하지 않은 디지털 IC 종류로서 100개 정도의 게이트로 구성된다. 주로 항공우주 분야와 미사일 양산에 적용되었으며, 양산제조 기술이 향상되어 가격이 40분의 1 정도로 낮아져서 새로운 수요가 생겨났다. 대체로 메인프레임 컴퓨터 등에 사용된다.
1.2.2. MSI(Medium Scale IC)
MSI(Medium Scale IC)는 중간 규모 집적회로 또는 MSI는 100~1,000개로 구성된다. MS는 좀 더 복잡한 기능을 수행하는 인코더(encoder), 디코더(decoder), 카운터(counter), 레지스터(register), 멀티플렉서(multiplexer) 및 디멀티플렉서(derultiplexer), 소형 기억 장치 등의 기능을 포함하는 부류이다. SSI와 비교해 가격이 비싸기는 하지만, 보다 복잡한 시스템을 생산할 때에 회로 기판을 작게 해 조립 코스트를 저감하는 등의 수많은 이점이 매력으로 작용하였다. 그러나 이후 경제적인 면에서 훨씬 더 나은 LSI가 1970년대 중반에 개발되었다."
1.2.3. LSI(Large Scale IC)
LSI(Large Scale IC)는 대규모 집적회로 또는 LSI는 1,000~10,000개로 구성된다. LSI는 컴퓨터의 메인메모리나 계산기의 부품으로서 대량 생산되었다. 약 1,000개에서 10,000개의 트랜지스터가 집적된 대규모 IC로, 마이크로프로세서와 같은 복잡한 논리 회로를 구현하는데 사용되었다. LSI는 메인프레임 컴퓨터의 중앙처리장치와 메모리 회로, 그리고 미니컴퓨터의 주요 부품으로 널리 사용되었다. 특히 마이크로프로세서 칩과 메모리 칩은 LSI 기술의 대표적인 응용 분야였다. 또한 LSI는 계산기, 텔레비전, 라디오 등의 전자기기에 사용되어 소형화와 성능 향상에 기여했다. LSI는 대규모 집적화를 통해 전자기기의 소형화와 경량화를 가능하게 했으며, 기존의 개별 부품을 대체하여 제품 가격을 크게 낮추는데 기여했다.
1.2.4. VLSI(Very Large Scale IC)
VLSI(Very Large Scale IC)는 초대규모 집적회로 또는 VLSI로 불리며, 10,000~1,000,000개의 대규모 메모리, 대형 마이크로프로세서, 단일 칩 마이크로프로세서(Single-chip mcroprocessor) 등을 포함한다.
VLSI 칩은 1986년 최초의 1Mbit RAM이 등장하면서 시작되었는데, 이것은 100만 개의 트랜지스터를 집적한 것이다. 이후 1994년에 제조된 마이크로프로세서는 300만 개 이상의 트랜지스터가 집적되어 있다. VLSI칩은 CMOS 기술의 설계 규칙 규격화로 그 제조 기술이 널리 보급되었다.
VLSI는 대규모 메모리, 대형 마이크로프로세서, 단일 칩 마이크로프로세서 등의 구현에 사용되었다. 예를 들어 1986년에 등장한 최초의 1Mbit RAM은 100만 개의 트랜지스터를 집적한 것이었고, 1994년에 제조된 마이크로프로세서에는 300만 개 이상의 트랜지스터가 집적되어 있었다. VLSI 기술의 발전으로 반도체 칩의 성능이 향상되고 새로운 제품 시장이 창출되었다.
VLSI 기술은 CMOS 공정 기술의 발전과 함께 발전했다. CMOS 기술의 설계 규칙이 규격화됨에 따라 VLSI 칩의 대량 생산이 가능해졌다. 이를 통해 반도체 성능이 비약적으로 발전하고, 새로운 제품들이 등장하면서 반도체 산업이 성장할 수 있었다.
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