집접회로 미세화에 따른 전력 소모와 신호 간섭 문제

Question

반도체의 경우 집적도는 높아지고 있지만 그만큼 발열이나 간섭 문제가 커져가고 있습니다. 직접회로 미세화가 전력 소모와 신호 간섭 문제를 유발하는 주된 이유는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

회로를 미세화하면 트랜지스터 간 거리가 가까워져 전류 누설과 스위칭 손실이 증가해 전력 소모가 커집니다 또한 신호경로가 밀집되면서 전자기적 간섭이 발생하기 쉬워 신호 품질 저하를 유발합니다 즉 미세화는 소형화와 성능 향상을 가능하게 하지만 전력 관리와 간섭 제어라는 새로운 설계 과제를 동시에 발생시키는 원인입니다

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

직접회로 미세화에 의해 전력소모가 커지는 직접적인 원인은 누설전류 입니다. 트렌지스터는 게이트의 통제하에 드레인과 소스간의 전류를 제한하는데 트렌지스터의 크기가 작아짐에 따라서 게이트가 완벽하게 채널을 통제하기가 어려워졌습니다. 그로인한 누설전류 증가로 정적 전력소모의 원인이 되고 직접화가 발열의 원인이 되었습니다. 또 소자와 배선이 가까워지면서 커패시티브와 인덕티브가 커지게 되는게 이는 통신성끼리의 노이즈 영향의 원인이 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 박준희 전문가입니다.

집적회로 미세화는 더 많은 트랜지스터를 좁은 면적에 집적하여 성능을 높인다고 알려져 있지만, 이는 개별 트랜지스터의 크기가 줄어들어 누설 전류가 증가시키고 트랜지스터 간의 거리가 가까워져 전자기 간섭이 심화되는 문제가 있습니다. 이 이유는 더 높은 작동 주파수와 전력 밀도로 인해 발열이 가중되기 때문이죠.

감사합니다.

Answer 4

안녕하세요.

반도체가 점점 작아지면 부품들이 너무 붙어있게 되겠죠. 그러면 전기가 새거나 서로 간섭하는 현상이 생기게 되비다. 트랜지스터 사이 거리가 짧아지면 열도 더 많이 나고, 신호선끼리 영향을 주면서 오작동이 발생하기도 해요. 결국에는 미세화 자체가 성능은 올리긴 하지만 전력 소모와 발열, 신호 간섭 같은 것들이 커지는 것이 단점입니다.

감사합니다.

Answer 5

안녕하세요. 조일현 전문가입니다.

직접도가 향상 되면서 트랜지스터 밀도가 증가함에 따라 전류 누설과 신호 간섭이 늘어나고 스위칭 빈도가 증가하여 전력 소모와 발열 문제가 나타남에 따라 직접회로의 수명이 줄어들거나 고장 위험이 증가합니다.

이는 미세회로 공정에서 새로운 구조 기술과 소재 개선 등으로 전력 효율을 개선하려고 하지만 미세화 자체가 본질적으로 전력 소모와 신호 간섭 문제의 주요 원인이라고 볼 수 있겠습니다.