스마트폰도 반도체로 만들었다던데?
이제는 반도체가 없는 삶을 꿈꾸기 어렵다
스마트폰이 없으면 일상적인 생활이 어려워지는 세상이다. 아침에 스마트폰에 맞춰둔 알람을 끄며 일어나고, 어딘가 이동할 때는 지도 앱을 켜서 어떻게 가야 하는지 확인한다. 친구와 약속을 잡으려고 하면 모바일 메신저를 이용하고, 맛집이나 카페도 스마트폰으로 확인한다.
스마트폰 하나에는 상당히 많은 부품이 들어간다 [1]. 이 가운데 몇 가지만 컴퓨터와 비교하여 살펴보자.
컴퓨터에 CPU(중앙 처리 장치, Central Processing Unit)가 있다면, 스마트폰에는 모바일 중앙처리장치(Application Processor, AP)가 있다. AP에는 CPU를 포함해 GPU(그래픽 처리 장치, Graphics Processing Unit), ISP(이미지 처리 장치, Image Signal Processor), 모뎀(Modem), VPU(영상 처리 장치, Video Processing Unit), DSP(디지털 신호 처리 장치, Digital Signal Processor) 등이 하나의 칩에 들어가 있다 [2].
조립 PC를 맞춰본 사람이라면 메모리(ram)가 컴퓨터에 필수적임을 것을 알 것이다. 스마트폰에는 LPDDR(Low-Power Double Data Rate)이 쓰인다. 이름 그대로 소비 전력이 작아 모바일 기기에 적합한 DDR 메모리다 [3].
메모리는 전원이 꺼지면 기록이 다 날아가기 때문에 다른 저장 매체가 필요하다. 컴퓨터에서는 하드디스크나 SSD(Solid State Drive)를 많이 쓰는데, 스마트폰에서는 플래시 메모리(Flash Memory)를 사용한다. 플래시 메모리는 전원이 꺼져도 데이터가 날아가지 않는 비휘발성 반도체 저장장치이다 [4].
컴퓨터는 모니터를 연결해서 사용하지만, 스마트폰은 그 자체로 스크린이 있다. 스마트폰 화면에 무언가 띄우려면 디스플레이 드라이버 IC(Display Driver IC, DDI)가 필요하다. 디지털 영상 신호를 RGB 아날로그 신호로 변환하여 디스플레이 패널에 전달한다 [5]. 이후 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)가 RGB 픽셀의 밝기를 조절하여 색을 구현한다 [6].
컴퓨터는 키보드와 마우스를 연결해서 사용하지만, 스마트폰에서는 터치 컨트롤러 집적회로(Touch Controller IC)가 필요하다. 우리가 스마트폰 화면상에 터치한 위치를 신호로 변환한다 [7].
컴퓨터로 서로 얼굴 보며 화상 회의를 하려면 캠코더를 연결해야 할 것이다. 스마트폰에서는 CIS(CMOS Image Sensor)를 통해 디지털 신호로 변환한다. 카메라 렌즈를 통해 통과한 빛이 컬러 필터를 거쳐 포토 다이오드(photo diode)에서 전기 신호로 변환된다 [8].
컴퓨터를 키려면 전기를 공급해줘야 할 것이다. 스마트폰은 배터리가 전기를 공급하는데, 스마트폰의 여러 부품들은 필요로 하는 전압이 각기 다르기 때문에 전압을 변환해줘야 한다. 이 때 필요한 것이 전력 관리 반도체(Power Management Integrated Circuit, PMIC)이다. 배터리 충전과 배터리 잔량 확인에도 PMIC가 사용된다 [9].
전화를 하거나 음악을 듣기 위해서는 오디오 IC(Audio IC)가 필요하다 [10].
[1] IFIXIT, ｢iPhone 15 Pro Max 칩셋 식별｣ (2024년 1월 21일 접속).
[2] 세아향, ｢CPU가 아니라 모바일 AP라 불리는 이유?｣, SK hynix Newsroom, 2017년 7월 11일.
[3] Samsung Semiconductor Newsroom, ｢다 같은 D램이 아니다! DDR과 LPDDR은 무엇?｣, 2020년 3월 6일.
[4] 삼성 반도체, ｢플래시 메모리｣
[5] Samsung Display Newsroom, ｢[디스플레이 톺아보기] ㉓ 디스플레이 드라이버 IC (DDI)｣, 2018년 3월 8일.
[6] Samsung Display Newsroom, ｢[디스플레이 용어알기] 36. TFT (박막트랜지스터)｣, 2019년 11월 6일.
[7] LX세미콘, ｢[터치센서의 발전] #1 터치센서의 발전을 선도하는 Touch Controller IC 기술｣, 2023년 6월 22일.
[8] 김태현, ｢SK하이닉스가 선도하는 CMOS Image Sensor 혁신｣, SK hynix Newsroom, 2020년 10월 28일.
[9] Samsung Semiconductor Newsroom, ｢[반도체 백과사전 Ep.13] 전자기기의 전력을 공급하는 에너지 컨트롤 타워! ‘전력관리반도체(PMIC)’의 모든 것｣, 2021년 12월 27일.
[10] Cirrus Logic, Applications, Smartphones
