1. 전자회로와 Microelectronics

1. 전자회로 (Electronic Circuit)

1-1 전자회로란?

-  각종 소자를 이용하여 회로적 연산을 통해 신호를 처리하는 전기회로이다. 전자공학의 가장 기본이 되는 과목이라고 할 수 있다. 주요 소자들은 Diode, OP-Amp, MOSFET, BJT이며, 해당 소자들의 동작특성과 주파수 도메인에서의 해석, 간단한 응용회로 등을 다루게 된다.

1-2 회로이론과의 차이점

- 앞서 다룬 회로이론과의 차이점은 능동소자에 관한 내용이 추가된다는 점이다. 회로이론에서 사용했던 RLC와 같은 수동소자들은 선형적이며 비교적 이상적인 특성을 가지기 때문에 해석이 비교적 쉽다. 하지만, 전자회로에서 다루는 능동소자들은 비선형적이며 조건에 따라 비이상적인 특성을 보이기 때문에 적절한 해석과 설계를 위해서는 그 동작특성을 잘 이해할 필요가 있다.

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2. 무어의 법칙과 Microelectronics 

- 각종 전자기기의 기반이 되는 집적회로(IC, Integrated Circuit)의 설계에서 가장 중요한 점은 소형화, 집적화이다. 반도체 기술의 성장은 최소한의 면적에 최대한의 성능을 구현하는 것을 목표로 진행되었다고 해도 과언이 아닐 것이다. Intel의 공동창업자인 고든 무어는 '무어의 법칙'을 통해 반도체 기술의 발전속도를 예측했는데, 일정 면적 안에 구현할 수 있는 소자의 수가 2년마다 2배가 된다는 것을 골자로 한다. 즉, 반도체 IC의 성능이 2년마다 2배씩 좋아지거나, 같은 성능이라면 그 크기가 반으로 줄어든다는 것이다. 놀랍게도 무어의 예측은 30년이 넘는 기간동안 정확히 지켜져 오고 있다. 반도체 공정은 구현할 수 있는 최소 트랜지스터 게이트 길이를 기준으로 표기하는데, 1970년에 10마이크로였던 반도체 공정은 현재 1,000배 작아진 10나노까지 줄어들었고 이는 단위 면적당 집적도가 무려 1,000,000배 (백만배) 증가했다는 것을 의미한다. 초미세 공정에서 가장 앞선 기술을 보유하고 있는 삼성전자와 SK하이닉스는 조만간 4나노 공정 실현까지 앞두고 있다.

- 고집적도의 회로는 단순히 같은 소자를 더 작게 만든다고 구현되는 것은 아니다. 반도체 공정이 0.35마이크로 이하로 초미세화되면서 Short Channel Effect 등 소자 구조 자체에서 발생하는 근본적인 문제에 직면하게 되는데, 이를 해결하기 위한 학문이 Microelectronics이다. 집적회로에서 발생하는 문제점과 해결방법 등을 다룬다.

(Google images - Wikimedia Commons)