아날로그 집적회로(Analog VLSI)를 다루는 동영상 강좌들

아날로그 집적회로(Analog VLSI)를 다루는 동영상 강좌들

반도체 설계와 관련된 동영상 강좌를 만들어 보면 어떻겠냐는 제안을 받곤 한다. 각종 문서와 동영상 정보들이 넘쳐나는 지금 덧붙여야할 이유가 없어 거절했다. 동영상의 유무를 떠나 이미 잘 차려진 내용들을 봐주지 않으면 무슨 소용이 있으랴 싶다.

아날로그 집적회로를 다루는 동영상 강좌들은 많다. 너무나 많아서 어느것을 봐야 할지 판단하기 어렵다. 다루는 내용도 다양하고 수준의 차이도 매우 크다. 넘처나는 자료들 중 선별해주는 것도 의미 있겠다 싶어 그중 몇가지를 골라봤다.

--------------------------------------------------------

Design of Two Stage Operational Amplifier 45nm CMOS Process in Cadence Virtuoso step by step Process
https://www.youtube.com/watch?v=hOuBGcZ5m58

아날로그 회로 중 가장 많이 언급되고 널리 활용되는 연산 증폭기(Op-Amp, Operational Amplifier)를 설계하는 동영상이다. 제작자는 인도계 유학생인지 설명하는 발음을 알아듣기 매우 어렵다. 30여분 만에 설계와 케이던스 버츄오소를 사용한 실습까지 다루고 있다. Op-Amp를 설계하는 과정을 단계별로 설명하고 있다는 점에 주목하자. 사실 발음을 알아들었다 해도 쉽게 이해할 수 있는 내용이 아니다. 동영상을 보며 내용을 모두 따라가려 하기보다 설계 과정을 맛보기 바란다. Op-Amp의 회로구성과 레이아웃을 그리기 위해 트랜지스터의 폭과 길이를 어떻게 산출 했는지 설명하고 이어 케이던스 버츄오소(Cadence Virtuoso)를 사용한 시뮬레이션까지 보여준다.

레이아웃 "그리기"를 "설계"로 오해하는 경우가 종종있다. "그리기"는 "설계"라는 고차원의 두뇌활동 결과를 전자회로용 응용 소프트웨어로 옮기는 작업일 뿐이다. "그리기"는 "설계"로 구한 회로 요소들의 인수들을 가지고 구현 가능한 형식으로 표현하는 작업이다. 위의 동영상을 보고 "설계"를 해보고 싶어졌길 바란다.

--------------------------------------------------------

전자회로를 구성하는 요소들과 그 요소들의 인자들을 산출해 내는 "설계"를 위해 먼저 이론을 배워두자. 이론은 목표에 도달하는 방법이다. 그 방법은 매우 다양하기 때문에 이론을 모두 배우려고 들면 한도 끝도 없다. 경우에 따라 같은 목적을 다루는 이론(방법)들 사이에 부르는 용어가 달라 혼란 스럽기 까지 하다. 아래 강좌는 수식을 최소화 하면서 반도체 설계의 마이크로 전자회로를 직관적으로 설명한다. 전문 연구자가 아니라면 일반론으로 설명한 동영상으로 충분하다. 이 강의를 듣는데 필요한 기초는 사칙연산(뎃셈,뺄셈,곱셈,나눗셈)과 옴의 법칙이다. 개념이해에 최대한 집중하고 만일 수강 중 복잡한 수식을 마주하게되면 건너 뛰어도 좋다. 여러 이론을 근거로 복수의 방정식을 정리하여 얻은 답을 보여줄 가능성이 있다. 앞으로 반복적으로 등장할 것들이므로 그때가서 되돌아 생각하기로 하고 일단 외워두자. 공학은 그렇게 외워야할 공식이 많다. 원리를 직관적으로 이해하면 외우고 응용 하기 수월하다.

ENGR 2420: Introduction to Microelectronic Circuits
https://www.youtube.com/playlist?list=PLgsDG5BJZpBQN1Hippk9hP40fI_HZKlyk

Content videos from 2020 for ENGR 2420: Introduction to Microelectronic Circuits at Olin College of Engineering during the COVID-19 pandemic.

1. Basic Circuit Quantities and Kirchhoff's Laws
2. Independent Sources and Linear Dependent Sources
3. Ohm's Law and Resistors Connected in Series and in Parallel
4. Properties of the Parallel Operator, Resistive Voltage Dividers, and Resistive Current Dividers
5. Resistive Linear Combiner and the Tangent-Plane Approximation to a Surface
6. Per-Unit Variation, Per-Unit Sensitivity, and Combining Tolerances
7. Resistor Matching Data for 1% Metal-Film Resistors and Thick-Film Resistor Arrays
8. Analysis of Series / Parallel Resistive Networks
9. The Principle of Superposition and Circuit Analysis: Divide and Conquer
10. Analysis of an R-2R Ladder Network by Superposition
11. Superposition Analysis of Non-Series/Parallel Resistive Networks
12. Current Source Splitting and Superposition
13. Analysis by Output Voltage Fixing and Superposition
14. Capacitors in Series and Parallel and Capacitive Linear Combiners and Voltage Dividers
15. Nonlinear Devices and Incremental Circuit Analysis
16. Resistor in Series with a Nonlinear Device and the Incremental Resistive Voltage Divider
17. Elements of Semiconductor Physics: Basic Concepts and Terminology
18. Elements of Semiconductor Physics: Electrostatics of a PN Junction
19. Elements of Semiconductor Physics: Ideal Diode Equation

다행히 한글 동영상도 있다. 연세대학교 한건희 교수님의 강좌다. 위의 것보다 조금 어렵다.

Han's Lecture Room
Complete microelectronics in 10 hours
https://www.youtube.com/playlist?list=PL-D4jX-4dgT0Z5vOxxjWvYuaubjEXgGdA

1. Basics
2. Semiconductor
3. MOS FET
4. OP Analysis
5. DC Analysis
6. Small signal Analysis
7. Amplifier
8. AC Analysis
9. Transient Analysis and SPICE
10. OP Amp
11. Feedback Circuits
12. Nonlinear Circuits
13. Active Filter
14. DAC ADC
15. MOSFET
16. OTA design

--------------------------------------------------------

조지아 공대의 아날로그 전자공학 과목도 있다. 회로의 방정식을 세우고 풀이하여 공식을 도출해내는 과정을 설명한다. 40여편에 가까운 동영상으로 구성되어 있다. 직관적 이해를 넘어 공식의 궁금증을 풀어보고 싶은 생각이 들면 찾아보면 좋을 것이다.

ECE3400 Analog Electronics
https://www.youtube.com/playlist?list=PLOunECWxELQSbOv3ekzuwC4K8ygV-Jkiy

Op-Amp 집중적으로 다룬 강좌가 있다. 10분 내외의 짧은 동영상 90여편으로 구성되었다. Op-Amp에 관련된 공식 설명과 시뮬레이션, 응용 등을 다룬다.

Electronics with Prof. Fiore
Op-Amps
https://www.youtube.com/playlist?list=PLxuejeK2BP_dMJcEapPFavqaItrewjjT1

Fiore는 MVCC(MOHAWK VALLEY COMMUNITY COLLEGE)의 교수로 전자회로를 가르치고 있다고 한다.

https://www2.mvcc.edu/users/faculty/jfiore/index.cfm

그가 가르치는 과목의 교과서와 실험서를 직접 집필하고 공개하였다.

https://www.jimfiore.org/Books.html

내용이 방대하고 충실해서 수업에 사용할 교재를 만들때 참고하기 좋다.

--------------------------------------------------------

[참고] Analog VLSI Design
https://www.youtube.com/playlist?list=PLBDB2c4Mp7hDu6dGJF4T5m0-Myuh06xix

Description

The playlist content have several reference books. Major one being: Design of Analog CMOS Integrated Circuits By Behzad Razavi. Special thank to Razavi sir's video lectures and Prof Rajesh Zele, IITB

무려 130여편으로 구성된 강좌다. Behzad Razavi의 CMOS 아날로그 집적회로 교과서를 참고 했다고 한다. 2단 Op-Amp 설계를 보여주는 강의 한편을 소개한다. 인도계 영어라 알아듣기 조금 불편하지만 보여주는 자료가 선명하다.

Analog VLSI Design Lecture 42.4: Two stage OTA design procedure

--------------------------------------------------------

이론으로 머리에 쥐가 난다. 틈틈이 실습으로 쉬어가기로 하자. 전자회로 설계 자동화 EDA(Electronic Design Automation) 도구를 써서 앞서 배운 이론을 손과 눈으로 체험해 보자. 상용의 케이던스(Cadence)사의 버츄오소라는 소프트웨어 사용법이다. 이 동영상에 등장하는 PDK 중 AMI06은 "내 칩 MPW"와 유사한 0.6um 공정이다.

ECE x310 EDA Tutorials
https://www.youtube.com/playlist?list=PLlW-GQWsAyZBthLVzDcxdeFDOlMFV2TgA

1. Cadence AMI06 Design Tutorial: Schematics, DC Simulation, and Layout
2. Cadence AMI06 Design Tutorial: Symbols, Passing Parameters, and Transient Simulations
3. Cadence GPDK Design Tutorial: Schematics and SPECTRE DC Simulation
4. Cadence GPDK Design Tutorial: Symbols, Parameters, and Transient Simulation
5. Cadence GPDK Design Tutorial: Layout View, DRC, and LVS

회로도를 그리고 시뮬레이션을 수행하는데 필요한 도구(EDA 소프트웨어)의 가격은 과도하게 비싸다. 다행히 무료로 사용 할 수 있는 오픈-소스 도구들도 있다.

오픈-소스 EDA 도구의 사용법을 다룬 동영상 강좌다.

ENGR3426: MADVLSI Tutorials
https://www.youtube.com/playlist?list=PLgsDG5BJZpBTEUaxjfvYUiMPpUPU_vQpr

1. CMOS Inverter VTC and Transient Simulation Tutorial Using Xschem and Ngspice
2. Creating a Hierarchical Schematic in Xschem
3. Creating a Hierarchical Layout in Magic Using the Sky130 PDK
4. Layout Versus Schematic Tutorial Using Netgen
5. Layout Versus Schematic Tutorial Using Netgen (Part 2)
6. Layout Design, Layout-Driven Schematic Capture, and LVS Verification of a Single-Phase D Flip-Flop
7. Creation, LVS Verification, and Transient Simulation of a Four-Bit Shift Register from D Flip-Flops
8. Schematic Capture, Layout, and LVS Verification of a Current-Mirror Differential Amplifier
9. Xschem / Ngspice Nested DC Sweep Tutorial Including Exporting Simulation Results to Text File
10. Xschem / Ngspice AC Analysis Tutorial
11. Xschem / Ngspice Loopgain Simulation Tutorial Using Ochoa's Z Method
12. Magic / Xschem / Ngspice Postlayout Simulation Tutorial
13. Xschem / Ngspice Tutorial Showing How to Prepare Your Installation for Monte Carlo Simulation
14. Xschem / Ngspice Inverter VTC Monte Carlo Simulation Tutorial
15. Xschem / Ngspice Resistive Voltage Divider VTC Monte Carlo Simulation Tutorial
16. Xschem / Ngspice R-2R Ladder DAC Transfer Characteristic Monte Carlo Simulation Tutorial
17. Magic / Xschem Sky130 MIM Capacitor Layout Tutorial
18. Magic / Xschem Sky130 P- Precision Poly Resistor Layout Tutorial
19. Magic / Xschem Sky130 Vertical PNP Transistor Layout / Simulation / LVS Tutorial

--------------------------------------------------------

오픈-소스 도구를 써서 "내 칩 제작 서비스"를 통해 내 칩을 무료로(!) 만들 수 있다.

"내 칩(My Chip) MPW 서비스": 오픈-소스 도구 활용 반도체 설계 특별과정
https://fun-teaching-goodkook.blogspot.com/2024/07/mpw.html

--------------------------------------------------------

반도체를 설계 하려고 전자회로 이론도 배웠고 설계 자동화 소프트웨어 도구들을 활용해 회로를 그리고 모의 실험도 해봤다. 컴퓨터 화면을 보며 그리고 말기에는 뭔가 심심하다. 동작하는 회로를 오감(?)으로 느끼고 싶은 생각이 문득 든다면 실제로 빵판에 Op-Amp를 꾸며보자. Op-Amp에 들어가는 트랜지스터를 하나하나 연결하고 그 동작을 느끼고 전자부품의 냄새를 맡아보자. 가끔 트랜지스터를 태워먹고 발열에 손을 데이면서 오감으로 전자회로를 느껴보자. 방학을 맞아 시간 여유가 있을 것이다. 학교 실험실을 열어달라 하고 만일 그마져 어려우면 내방 책상에 작은 실험실을 꾸밀 수도 있다. 요즘은 중국산 전자 부품들과 측정기들을 값싸게 구입할 수 있다. 멀티테스터, 시그널 제네레이터, 오실로스코프와 빵판과 부품들을 갖추는데 10만원이면 충분하다.

소박한 반도체 설계 실험실(사진에 컴퓨터가 빠졌다)

--------------------------------------------------------

트랜지스터 단품을 사용하여 Op-Amp를 꾸미는 강좌가 있다. Op-Amp에 들어가는 트랜지스터의 활용, 커런트 미러, 커런트 소스, 차동 증폭기 같은 기초 회로들을 하나하나 꾸며나간다. 

Op-Amps
https://www.youtube.com/playlist?list=PLXDK0MeyK4ZgWkzd59wLkir7ZjI7fIsFn

이 동영상의 제작자는 전문가가 아닌 모양이다. 회로를 꾸미며 약간의 뻘짓을 하기도 한다. 물론 오류를 바로 수정하는데 그 과정을 남김없이 모두 보여준다. 동영상을 보면서 어떤 실수를 하고 고쳐나가는지 주의깊게 보고 토론해 보면 재미 있겠다.

Back to Basics: Transistor Current Sources and Mirrors
https://www.youtube.com/watch?v=xR0RfmmRhDw

Back to Basics: the differential amplifier, aka long-tailed pair, diff-pair
https://www.youtube.com/watch?v=mejPNuPAHBY

Op-Amp로 할 수 있는 것들 중 아날로그 컴퓨터가 있다. 요즘 인공지능을 구현하는 방법으로 아날로그 컴퓨터가 주목받는다고 하니 관심이 간다.

Building an Analog Computer with Op Amps
https://www.youtube.com/playlist?list=PL_R4uxT5thflWVbSWtl-rx5_C_q0RxjyV

긴 겨울방학이다. 잠시 짬이 나면 반도체 설계를 오감으로 씹고 뜯고 맛보고 즐겨봄이 어떠한가. 

The Learning Circuit/회로 기초 다지기

The Learning Circuit/회로 기초 다지기

"회로(Circuit)"를 직관적으로 설명한다. 무척 쉬운 개념부터 시작하여 땜질 하기, 저항과 컨덴서등 기초 부품들, 옴의 법칙, 아날로그 회로(Op Amp, ADC/DAC의 원리), 디지탈 회로(플립-플롭, 아듀이노 활용)에 이르기까지 다양하다.

이 동영상 강좌 제작자의 설명을 보자.

Description

In The Learning Circuit, Karen covers the basics of electronics, components, and circuits with simple language and clear graphics. Each explainer video is followed by a DIY project video that reinforces the concepts.

전자회로를 구성하는 부품들과 회로를 아주 쉬운 말로 명료한 그림들을 동원하여 설명한다. 먼저 개념을 설명하고 스스로 실습을 해볼 수 있도록 하였다.

일예로 Op Amp의 동작 원리를 쉽고 간격하게 설명한다.

How Op Amps Work - The Learning Circuit 

응용으로 마이크 앰프 만들기

OpAmps Project: Build an Amplified Stereo Mic Kit - The Learning Circuit 

이 동영상을 제작한 element14.com 은 부품 공급회사 AVNET 계열이다. 자신들을 An AVNET Comunity로 소개하고 있다. 자사에서 판매하는 키트를 소개하는데 조립은 물론 회로 설명과 동작하는 모습, 측정기 사용을 곁들이고 있다. 사용된 그림들이 간결하고 선명해서 교육자료에 활용하기 좋다.

총 90여편의 동영상으로 구성되어 있는데 너무 방대해 보이지만 수준에 따라 골라보면 좋을 것이다. 아래 목록에서 동작 원리를 설명하는 편을 굵은 글씨로 표기해 두었다.

동영상은 모두 영어로 제작되어 있지만 어렵지 않다. 영어가 안들리는 것은 내용을 이해하지 못했지 때문은 아닌지 자문해보고 이해될때까지 반복해서 보길 보란다.

----------------------------------

The Learning Circuit

https://www.youtube.com/playlist?list=PLwO8CTSLTkii9S_vhEOsyJ17RI3jjBZ95

Circuit Basics - The Learning Circuit

Series & Parallel Circuits - The Learning Circuit

Wigglebots Project - The Learning Circuit

Basic Tools & Wire - The Learning Circuit

Ohm's Law - The Learning Circuit

The Learning Circuit - Basic Soldering Tools

The Learning Circuit - Learning to Solder!

The Learning Circuit - The Science of Electricity

The Learning Circuit - Edge Lit Signs

The Learning Circuit - Building Circuit Blocks

The Learning Circuit - Intro to Arduino

The Learning Circuit - Arduino Starter Kit: Spaceship Interface

The Learning Circuit - Switches

The Learning Circuit - Wire Maze Game

Make Your Own Thermometer! - The Learning Circuit

Temperature Activated Fan! - The Learning Circuit

Resistors - The Learning Circuit

DIY Desktop Fume Fan - The Learning Circuit

Add An LCD To Your Project! - The Learning Circuit

Add An LCD To Your Arduino Project Part 2 - The Learning Circuit

Reading Resistor Chart Values - The Learning Circuit

Make a Resistor Substitution Box! - The Learning Circuit

How Diodes Work - The Learning Circuit

Diode Logic Light Box - The Learning Circuit

Types of Diodes - The Learning Circuit

DIY Laser Light Show - The Learning Circuit

How Transistors Work - The Learning Circuit

Make Your Own Candy Thief Alarm - The Learning Circuit

How Capacitors Work - The Learning Circuit

Capacitor Substitution Box! - The Learning Circuit

How FETs Work - The Learning Circuit

Making a FET Phase Light - The Learning Circuit

Circuit Symbols & Diagrams - The Learning Circuit

Making a Circuit from a Schematic - The Learning Circuit

Electricity & Magnetism - The Learning Circuit

DIY Electromagnet - The Learning Circuit

Community Feedback - Revisiting Transistors - The Learning Circuit

How Inductors Work - The Learning Circuit

Inductor Project: Battery Juicer - The Learning Circuit

Learning About Polymer Capacitors - The Learning Circuit

Intro to DC Motors - The Learning Circuit

Replacing MLCCs with Polymer Capacitors - The Learning Circuit

Zelda Korok Mask with DC Motors - The Learning Circuit

Switches - Poles, Throws, and Relays - The Learning Circuit

How Three-Way Switch Circuits Work - The Learning Circuit

Introducing Microphones and Speakers - The Learning Circuit

Soldering A Voice Changer Kit - The Learning Circuit

How Integrated Circuits Work - The Learning Circuit

Electronic Dice Kit - The Learning Circuit

How Logic Gates Work - The Learning Circuit

Making Logic Gates From Discrete Components - The Learning Circuit

How Combinational Logic Devices Work - The Learning Circuit

How To Drive A 7-segment Display - The Learning Circuit

How Flip Flops Work - The Learning Circuit

Toggle Sign Using an SR Flip-Flop - The Learning Circuit

How 555 timers Work - The Learning Circuit

LED Dominos Using a 555 Timer - The Learning Circuit

In-depth On Inductors with KEMET Part 1

In-depth On Inductors with KEMET Part 2

555 Timer Modes Explained - The Learning Circuit

555 Timer Project | Flashing LED Headband - The Learning Circuit

How Op Amps Work - The Learning Circuit

OpAmps Project: Build an Amplified Stereo Mic Kit - The Learning Circuit

555 Timers - How Bistable Mode Works - The Learning Circuit

555 Timers - How A One Shot Timer Works - The Learning Circuit

How to Generate a Clock Signal with a 555 timer - The Learning Circuit

How Decade Counters Work - The Learning Circuit

How to make Chase Lights with a Decade Counter - The Learning Circuit

How Shift Registers Work - The Learning Circuit

How to Make a 4-bit Shift Register Circuit - The Learning Circuit

How to Add Outputs to an #Arduino using a Shift Register - The Learning Circuit

How to Add Multiple Inputs to an #Arduino using a Shift Register - The Learning Circuit

How Accelerometers Work - The Learning Circuit

Make A Baby Robot With The BBC Micro:bit - The Learning Circuit

How PIR Motion Sensors Work - The Learning Circuit

DIY Motion Activated Snow Globe - The Learning Circuit

How Laser Diodes Work - The Learning Circuit

DIY Laser Trip Wire Alarm - The Learning Circuit

How Do Ultrasonic Distance Sensors Work? - The Learning Circuit

How to Make an Ultrasonic Nervous Robot - The Learning Circuit

How Thermistors Work - The Learning Circuit

Infinity Mirror Beating Heart - The Learning Circuit

How Do Hall Effect Sensors Work? - The Learning Circuit

Electronic To-Do List using Hall Effect Sensors - The Learning Circuit

How Does Alternating Current Work? - The Learning Circuit

DIY AC Waveform Function Generator Kit - The Learning Circuit

How Do ADCs Work? - The Learning Circuit

ADC LED Volume Meter with Arduino Uno - The Learning Circuit

How Do DACs Work? - The Learning Circuit

Making a 12 bit DAC Using an Arduino - The Learning Circuit

How do Electronic Transformers Work? - The Learning Circuit

Transformers in Action: Tesla Coils - The Learning Circuit

"내 칩 MPW"로 간지나는 아날로그 컴퓨터를 만들어볼까?

"내 칩 MPW"로 간지나는 아날로그 컴퓨터를 만들어볼까?

그동안 디지털 컴퓨팅 회로만 다뤄오다가 아날로그 컴퓨팅 회로가 궁금해졌다.

아날로그 컴퓨터를 처음 구경해 봤던것은 거의 40년 전쯤 방위병 군복무 때였다. 발칸포 부대의 정비대에서 배치되었었는데 심심하여 야전 매뉴얼이 있길래 회로도를 봤다. 거기에 아날로그 컴퓨터가 있었다. 레이더를 조준하고 전파를 발사하면 반사파를 받아 조준경에 선도각을 계산해 주는 컴퓨터였다. 짬밥이 늘어 전역할 즈음 선임병에게 부탁해 전동으로 작동하는 포탑에 타볼 수 있었다. 지나가는 비행기에 조준하고 레이더 전파를 발사하자 순간적으로 포탑을 휙 돌아갔다. 너무 신기한 나머지 작동 원리를 알려주고 싶었지만 석사출신 늙은(?) 방위병의 말을 들어줄리는 없어 입이 근질 거렸지만 참았다. 아날로그 컴퓨터의 경험은 그렇게 기억속에 뭍혔다.

인공지능을 "신경망"으로 구현한다는 디지털 컴퓨터가 초미의 관심사가 되었다. 디지털 컴퓨팅의 단점이라며 이런저런 이야기를 하며 아날로그 컴퓨팅이 미래라고 한다. Op-Amp 회로에 가산기, 적분기 같은 회로를 꾸밀 수 있으니 신경망을 구현할 수 있다는 것이다. 차동 증폭기를 응용하면 미분 방정식을 풀어 낸단다.

오픈-소스 아날로그 컴퓨터 키트 The Analog Thing 으로,

기계 진동을 해석하고,

뉴런 발화를 실험해보고,

로렌쯔 어트랙터를 실험할 수 있단다.

미분 방정식을 풀 수 있다니 호기심이 발동한다. 이 키트는 깃-허브에 공개되어 있다.

https://github.com/anabrid/the-analog-thing

https://the-analog-thing.org/

키트의 판매 가격이 만만치 않다.

한대 사볼까 하다가 마침 Op-Amps를 가지고 빵판 위에 아날로그 컴퓨터를 실험하는 동영상 이 있었다.

Building an Analog Computer with Op Amps

https://www.youtube.com/playlist?list=PL_R4uxT5thflWVbSWtl-rx5_C_q0RxjyV

마침 방학도 됐고 하니 시간이 있다면 따라해 보면 좋겠다. 아날로그 컴퓨터가 "인공지능 시대의 간지폭풍" 이란다!

단품 트랜지스터와 다이오드, 저항, 케패시터로 Op-Amp를 만들어 볼 수도 있다.

DIY Operational Amplifier

https://www.electroschematics.com/diy-operational-amplifier/

마침 동영상도 있다. (유튜브에는 없는게 없구나!)

Op-Amps

https://www.youtube.com/playlist?list=PLXDK0MeyK4ZgWkzd59wLkir7ZjI7fIsFn

Op-Amp를 넣어 "내 칩 MPW" 를 도전해 볼 만도 하겠다. 레이아웃 그리기는 그냥 "그리기"일 뿐이다. "설계"는 이해가 먼저다.

진출하기 전에 살펴보는 "파운드리에서 회로설계 엔지니어의 업무"

진출하기 전에 살펴보는 "파운드리에서 회로설계 엔지니어의 업무"

대학입시와 취업의 계절에 즈음하여 반도체관련 직군의 업무를 설명하는 정보(주로 유튜브 동영상)를 많이 접하게 된다. 마침 "파운드리에서 회로설계 엔지니어가 필요한 이유 (메모리 아니고 S.LSI 아니고 파운드리에 지원하는 이유)"라는 제목의 동영상을 접하게 됐다.

앞으로 "반도체" 분야로 진출할 생각이 있다면 이 동영상을 보면서 혼자 또는 여러 동료 학생들과 토론을 해보길 바란다. 그리고 다른이의 생각은 어떤지 그 아래 달린 댓글들도 살펴보자. 지난 몇년동안 학교에서 배웠던 그리고 수행했던 과제와 현재 실무자가 말하는 업무 내용은 다른 점이 많을 것이다. 동영상 내용 중 설계 도구(소프트웨어)에 대한 언급(오해?)도 있으니 주의깊게 들어보고 지적해 보자.

위의 동영상에서 말하는 내용은 다분히 디지털 설계에 치우쳐 있다. 반도체 물질(물리화학), 공정과 같은 제조와 장비(광학, 기계, 자동제어), 아날로그와 디지털 회로 설계(전자공학), 반도체 물류(경영, 산업공학), 테스트 기법, 설계 도구(소프트웨어)등 반도체 산업의 직군은 굉장히 넓다. 그중 디지털 설계는 한부분에 불과하다. 더 넓게 보자면 기본 구동 펌웨어(BIOS Firmware), 실시간 운영체제(RTOS)도 메모리의 내용을 설계하는 "반도체" 분야라 할 것이다. 웹 서버 같은 운영제제나 응용 프로그램도 역시 "반도체" 위에서 작동하는 것이지만 그렇게 까지 넓히지는 말자.

최근 "반도체"관련 인력난 이라면서 관련 학과 증원이 상당히 늘어 났다고 한다. 학과명 들도 미묘한 차이가 있다. 아마도 각 학교마다 보유한 교수인력의 특성에 따라 정해진 듣하다. 진학을 염두에 두었다면 "반도체" 만 볼 것이 아니라 해당 학교의 교수님 홈 페이지에 들러 내가 생각한 분야와 맞는지 한번쯤 살펴보길 권한다. 각 대학에 설치된 "반도체" 학과명들을 대략 나열해보면 아래와 같다.

"반도체 학과"
"반도체 공학과"
"나노 반도체 학과"
"지능형 반도체 공학과"
"반도체 과학기술학과"
"반도체 시스템 공학과"
"시스템 반도체 공학과"
"융합 반도체 공학 전공"
"지능형 반도체 융합 전자공학전공"
"물리반도체 학부"

무슨 차이일까? 위의 학과가 설치된 학교의 홈페이지들을 방문해 보면 단서가 잡힌다. "반도체 공학과"는 특색없이 전자공학과나 다름없어 보인다. "물리반도체"는 그냥 고체 물리학(Solid-State Physics)이다. 여기에 "지능형" 이라고 붙인 것은 혹시 "인공지능" 유행을 타려는 것 같아 마치 "바나나 맛" 우유가 연상되 개운치 않다. "반도체 시스템"은 반도체 제조공정을 강조하는 듣하고 "시스템 반도체"는 소위 말하는 SoC 설계에 자신이 있었나보다. 설계보다 검증과 테스트의 부담이 "무어의 법칙"을 무효화 시킨 원인이라는 점을 부인하지 못하지만 정작 검증과 설계 방법론(설계도구 소프트웨어)을 다루는 학과목이 눈에띄지 않는다.

우리나라의 "반도체" 산업이 제조에 치우친 탓인지 대부분 학과 내용이 "공정"이라는 인상을 준다. 학교에 직접 들어가 보지 않고 그들의 홍보 영상을 보니 그렇다는 것이다. 물론 설계 과목에서 검증을 다루고 있으리라 믿는다. 학교는 물론 학생 당사자들도 취업이 당장의 과제이니 업계에서 요구하는 인력양성 과정에 맞춰 지는 것은 어쩔 수 없는 현실인가보다.

반도체 웨이퍼 공정을 설명하는 두 동영상을 비교해 보자

반도체 웨이퍼 공정을 설명하는 두 동영상을 비교해 보자

두 그림의 다른 부분찾기를 가지고 지능이 어떻다느니 두뇌 나이가 어떻다느니 하는 것을 종종 본다. 좋지 않은 결과가 나오면 못마땅 하지만 하다보면 심심풀이 삼아 시간 죽이기는 그만이다.

아래의 두 동영상은 반도체 웨이퍼를 가공하는 과정을 설명하고 있다. 두 동영상을 비교하여 서로 어느 부분이 같게 또는 다르게 설명하고 있는지 찾아보자. 그러다 보면 반도체 칩 제조 과정의 이해를 한층 높일 수 있을 것이다.

---------------------------------------

[공정 소개] SK hynix Wafer Fabrication

반도체 칩 제조 과정을 보기좋게(?) 보여주고 있다.  이 애니매이션의 제작자는 반도체 관련분야의 전공자가 아닐 것이다. 하지만 제작하면서 전문가의 조력을 받았을 것이고 사후 감수도 했을 텐데 아쉬운 부분이 여럿 눈에 띈다. 아래의 동영상을 보고 불편한 부분을 지적질 해보자.

Chip Manufacturing - How are Microchips made? | Infineon

---------------------------------------------------

------------------------------------------------

---------------------------------------

--------------------------------------------

https://www.youtube.com/playlist?list=PLKtxx9TnH76QY5FjmO3NaUkVJvTPN9Vmg

디지털/아날로그 반도체 설계 자동화 도구를 소개하는 동영상

디지털/아날로그 반도체 설계 자동화 도구를 소개하는 동영상

수 많은 재능있고 헌신적인 사람들이 동영상을 자발적으로 만들어 보여주고 있다. 내용의 품질을 떠나 그들의 짧은 동영상 덕분에 편협함을 깨우칠 기회가 되어 고맙다. 반도체 설계도 예외는 아니다. 반도체 설계 도구를 설명하는 동영상을 발견 했다.

이 동영상들은 10분 미만의 시간에 반도체 설계 도구 들을 설명한다. 이 동영상에 여러 전문어(jargon)들이 등장한다. 짧은 시간내에 여러 도구들을 소개하려니 상세하지 않다. 간혹 세심함이 부족한 경우도 있다. 만일 생소한 용어나 약어들이 있다면 찾아서 자신만의 정의를 내려보자. 당장 취업을 앞두고 해당 업계 종사자들이 사용하는 전문어들에 익숙해보자. "말귀를 알아듣는 유능한 신입"이 될 것이다.

아래의 동영상을 보면 그가 말하는 것들이 부족 할 수도 있다. "내 칩 MPW"는 부족하거나 모호한 용어들을 실습을 통해 내것으로 만들 수 있는 기회가 될 것이다.

반도체 아날로그 회로설계 툴 8가지 소개! (아날로그 직무 지원자 필수 시청 영상)

--------------

디지털 회로설계 툴 9가지 소개 1편! (디지털 직무 지원자 필수 시청 영상)