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소자 · 중급

CMOS

CMOS

해설 1분 읽기작성 → 자기 검증 2단계를 거쳐 코드 게이트를 통과했습니다

p형과 n형 트랜지스터를 짝지어 쓰는 회로 방식. 대기 상태에서 전력을 거의 안 써서 디지털 칩의 기본 구조가 됐다.

n형 트랜지스터만으로 논리 회로를 만들면 입력이 고정된 상태에서도 저항 경로를 통해 전류가 계속 흘러 정지 중에도 전력을 소모하는 문제가 있었다. 이를 없애기 위해 게이트 입력을 공유하는 p형과 n형 트랜지스터를 짝지어, 입력이 바뀔 때마다 둘 중 하나만 켜지고 나머지는 꺼지도록 설계한 것이 CMOS다. 마치 서로 반대로 움직이는 두 개의 문처럼, 한쪽이 열리면 다른 쪽은 반드시 닫혀 출력이 전원이나 접지 어느 한쪽에만 연결되고, 두 트랜지스터가 동시에 통하는 구간은 신호가 전환되는 짧은 순간뿐이다. 회로 설계자가 표준 셀 라이브러리에서 인버터나 낸드 게이트 하나를 가져다 쓸 때, 그 안에는 이미 pMOS와 nMOS 쌍이 함께 배치되어 있으며, 로직 게이트부터 SRAM 셀, 센서 픽셀 회로까지 디지털 집적회로 설계 전반의 기본 단위로 CMOS 구조가 쓰인다. 다만 트랜지스터가 작아질수록 꺼진 상태에서도 완전히 차단되지 않고 새어 나가는 누설 전류와 스위칭마다 발생하는 동적 전력이 커지므로, CMOS라고 해서 대기 전력이 아예 없는 것은 아니라는 점은 주의해야 한다.

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용어집 전체

CFET고급해설

Complementary FET

n형과 p형 트랜지스터를 위아래로 겹쳐 쌓는 구조. GAA 다음 세대로 연구되고 있다.

GAA중급해설

Gate-All-Around

게이트가 채널을 네 면 모두 감싸는 구조. 핀펫보다 전류 통제가 좋아 2nm 급 세대의 표준으로 넘어가고 있다.

GaN중급해설

Gallium Nitride

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SiC중급해설

Silicon Carbide

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나노시트고급해설

Nanosheet

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누설전류중급해설

Leakage Current

꺼져 있어야 할 때도 새어 흐르는 전류. 미세화의 실질적 한계를 만드는 원인이고 구조 변경의 이유가 된다.

전력반도체입문해설

Power Semiconductor

전력을 변환·제어하는 반도체. 미세 공정 경쟁과 무관하게 소재와 신뢰성이 경쟁력을 가르는 영역이다.

트랜지스터입문해설

Transistor

전류를 켜고 끄는 스위치. 반도체 칩은 결국 이 스위치를 아주 많이, 아주 작게 모아 놓은 것이다.

핀펫중급해설

FinFET

채널을 지느러미처럼 세워 게이트가 세 면을 감싸게 만든 구조. 평면 구조의 누설전류 한계를 넘기 위해 도입됐다.

후면전력공급고급해설

Backside Power Delivery

전원 배선을 웨이퍼 뒷면으로 옮기는 기법. 앞면을 신호 배선에 더 쓸 수 있어 전압 강하와 혼잡을 함께 줄인다.