SoC 반도체 어떤 것을 말하는 걸까요? 우리가 메일 사용하는 스마트폰 또는 컴퓨터 안을 들여다보면 칩이라 불리는 반도체가 들어가 있습니다.
SoC 반도체 다른 이름으로 시스템온칩이 무엇이고 어떻게 구성되어 있는지 함께 알아보도록 하겠습니다.
SoC 반도체 – SoC란 무엇인가
SoC란 기기를 작동하기 위해 필수적으로 필요한 구성요소들을 하나의 칩에 구현한 것을 말합니다.
예전에는 한 팀에 여러 명이 있어 서로 협업하며 한 가지 목표를 가지고 일을 했다면 이제는 한 명이서 모든 것을 다 처리하는 일당백인 사람과 비유할 수 있겠습니다.
SoC는 크기가 작고 전력 효율성이 높아 주로 모바일 기기에서 사용되며 발전해 왔습니다.
최초의 SoC 칩은 1974년 인텔에서 디지털시계에 타이밍 기능과 화면 LCD 드라이버를 하나의 칩에 통합하며 시작되었습니다.
그 이후 90년대 들어 일반 피처폰에 사용되고 그 후 스마트폰 시대로 넘어오면서 SoC 칩은 계속 진화를 거듭하고 있습니다.
SoC 반도체 – 구성요소
SoC 반도체 궁극적인 목표는 더 작게 만들고 여러 기능을 수행할 수 있어야 합니다.
그래서 스마트폰과 태블릿 같은 모바일 기기의 부피와 무게를 줄여주는데 큰 역할을 하게 됩니다. 여러 사무실에 자리를 잡고 개별적으로 일하는 것보다는 한 사무실에 모여 일하는 게 공간 절약 및 소통하기에도 더 빠른 이치에 동일하다고 보면 됩니다.
그런 SoC 반도체 구성요소에는 어떤 것들이 있는지 알아보도록 하겠습니다.
CPU – 중앙 처리 장치
IT 기기에서 가장 중요한 CPU는 시스템온칩에서 대장 및 주인 역할을 할 정도로 메인이 되는 하드웨어입니다.
CPU는 메인 자리에서 RAM과 캐시에서 나오는 정보들을 처리합니다.
GPU – 그래픽 처리 장치
CPU가 두뇌라면 GPU는 눈에 비유할 수 있겠습니다.
CPU가 모든 작업을 처리하기에는 과부화가 걸리게 되므로 이런 부담을 덜어주기 위해 GPU는 기기 화면에 표시되는 모든 것을 처리하게 됩니다.
RAM – 메모리
램이라고 불리는 메모리는 Random Access Memory의 약자로 CPU에서 바로 접근해야 하는 데이터가 들어 있습니다.
CPU가 데이터가 들어있는 저장 장치에 직접 접근하여 처리하기에는 너무 많은 시간이 소요됩니다.
그래서 중간에 램을 두고 사용되어야 할 데이터를 램으로 위치 시켜 놓고 CPU에서 필요할 때마다 사용할 수 있게 설계되어 빠른 처리가 가능해집니다.
이런 메모리를 별도가 아닌 CPU와 동일한 칩에 구현하여 더욱 빠른 처리 속도를 보여주게 됩니다.
앞으로의 메모리 시장은 기존 DDR에서 LPCAMM2로 전환이 있을 것으로 보이며, 이는 같은 작업에 더 작은 전력으로 구현할 수 있게 됩니다.
Cache – 캐시 메모리
메모리가 CPU에서 필요한 데이터를 보다 빠르게 처리하기 위해 존재하지만, 이보다 더 빠른 다른 형태의 메모리가 존재합니다.
이를 CPU 캐시 메모리라고 부릅니다.
CPU가 사용하는 데이터 전체는 먼저 메모리에 로드됩니다. 그러나 CPU가 빈번하게 사용되는 데이터는 CPU 캐시 메모리 영역으로 이동되어 더 빠르게 처리할 수 있게 지원합니다.
신호 처리 모뎀
신호 처리 모뎀은 모바일에서 5G 통신 처리 같은 역할을 하게 됩니다. 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환해 주거나 그 반대 역할을 수행하게 됩니다.
IPU – 이미지 처리 장치
카메라 관련 데이터 처리 역할을 하는 IPU 칩 또한 시스템온칩 안에 포함되어 있습니다.
빛이 이미지 센서에 닿으면 해당 데이터가 디지털 신호로 변환되어 SoC에 전달됩니다. 그 후 IPU에서 해당 신호를 처리하며, 그동안 CPU는 다른 작업을 처리할 수 있게 됩니다.
비디오 인코더
장치에 비디오 데이터가 있는 경우 이를 보기 위해서는 아날로그 신호로 변환하는 인코딩 작업이 필요합니다.
비디오 인코더는 동영상 파일 같은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환해 주고 그 후 변환된 전기 신호를 받은 디스플레이가 동영상을 재생하게 됩니다.
SoC 반도체 미래
최근 작성한 AI CPU 추천 인텔, AMD, 퀄컴, 애플 포스팅에서도 다뤘듯이 최근 AI CPU가 대세로 자리 잡으면서 SoC 반도체 미래는 더욱 밝아졌습니다.
AI CPU 구성 요소 중 핵심인 NPU(신경망 처리 장치) 칩 또한 SoC에 빠져서는 안 될 칩이 되었습니다.
SoC 반도체 사용처가 주로 모바일 기기에서 주류로 사용되어 왔던 과거와 달리 현재는 데스크탑 및 노트북에서도 사용되고 있으며 그 시작은 이미 애플 실리콘 M1에서 확실해졌습니다.
SoC 반도체를 사용하여 컴퓨터에 전원을 공급하고 SoC 반도체 특유의 전력 효율성으로 배터리 수명은 더욱 늘어났습니다.
전력 효율성으로 보는 이점은 발열 관리에도 있습니다. 기기에서 발생되는 열을 빼기 위해 별도의 쿨링 장치가 필수였던 반면 이제는 칩 자체 온도가 예전만큼 뜨거워지지 않아 더욱 쾌적하고 적은 공간에서 기기를 설계할 수 있게 되었습니다.