[디지털 논리 회로] 집적 회로의 개념과 특성

[디지털 논리 회로] 집적 회로의 개념과 특성

 

1. 집적 회로란?

-집적 회로(Integrated Circuit, IC)는 디지털 게이트의 기능을 수행하는 전자소자를 포함하는 작은 실리콘 반도체 크리스털로, 칩이라고도 부흔다.

-칩 내부의 여러가지 게이트는 회로의 목적에 부합하게끔 서로 연결되어 있다.

-세라믹이나 플라스틱 용기로 포장되어 있으며, 형성하기 위한 연결핀이 외부단자에 용접되어 있다.

-크기가 매우 작으며, 4개의 AND 게이트는 부피가 20x8x3mm 세제곱이다. 

 

 

2. 집적 회로의 집적도

-집적도(Level of integration)은 단위 실리콘 칩에 집적할 수 있는 게이의 수를 나타낸다.

-집적도를 기준으로 집적회로는 집적된 게이트의 수에 따라 소/중/대/초대규모로 나뉜다.

 

집적도	특징
1. 소규모 집적 (Small Scale Integration, SSI)	-단위 패키지 내에 몇 개의 독립된 게이트가 내장됨 -입출력이 패키지의 핀에 직접 접속되어 있음. -내장 게이트 수: 10개 이하 -IC 이용 가능 핀 수 제한
2. 중규모 집적 (Medium Scale Integration, MSI)	-내장 게이트 수: 단위 패키지 내에 대략 10-100개의 게이트가 내장된 복잡한 구조 -대체로 디지털 함수, 디코더, 가산기, 레지스터로 기능함
3. 대규모 집적 (Large Scale Integration, LSI)	-내장 게이트 수: 단위 패키지당 수백-수천개의 게이트가 내장됨 -프로세서, 기억장치칩, 프로그램 가능한 모듈 등을 포함한 디지털 시스템 포함
4. 초대규모 집적 (Very Large Scale Integration, VLSI)	-내장 게이트 수: 단위 패키지 내에 수 천개의 게이트가 내장됨 -대규모 기억장치배열, 복잡한 마이크로컴퓨터칩이 해당됨 ->크기가 작고 저렴해, 이전에는 비경제적이라고 생각되던 구조설계를 가능하게 함. ->컴퓨터 시스템 설계기술에 많은 영향을 미침.

 

 

3. 집적 회로의 특성

특성	세부사항
1. 팬 아웃, 팬 인 (Fan-out/Fan-in)	-팬 아웃: 정상동작에 영향을 주지 않고 게이트 출력부에 연결할 수 있는 표준부하의 수 => 게이트의 출력에 연결될 수 있는 입력 게이트의 최대수 -팬 인: 논리게이트가 가질 수 있는 최대입력수 *표준부하: 동일 IC 군에서 다른 게이트가 정상적으로 동작하기 위해 게이트 입력에 필요한 전류량
2. 전력 소모 (Power Dissipation)	-전력 소모: 게이트가 동작할 때 필요한 전력  -전력 소모의 단위: mW(milliwatt) -전력원으로부터 어떤 게이트로 전력이 전달될 때 적용된다.
3. 전파지연시간 (Propagation Delay)	-전파지연시간: 2진 신호가 그 값이 바뀌었을 때 입력부터 출력까지 신호의 변화가 전달되는 데 걸리는 평균 시간을 의미함. -단위: ns(nanoseconds) -총전파지연시간: 디지털 회로에서 각 단계에서 걸리는 전파지연시간
4. 잡음여유 (Noise Margin)	-잡음여유: 회로의 출력을 바꾸지 않으면서 입력에 첨가되는 최대잡음전압. => 회로의 기능을 정상적으로 수행할 수 있는 잡음전압.