마치 사물을 눈앞에서 보는 듯 선명하고 생생한 화면! UHD의 등장으로 전자기기의 디스플레이는 해상도가 점점 높아지고 있다. 반도Chat 여덟 번째 에피소드에서는 디스플레이 구동의 필수 동력이자 성능 발전의 핵심인 반도체 칩, ‘DDI’에 대해 살펴보고자 한다.

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MAP 1. 넘치는 생동감을 경험하게 해 줄 DDI

DDI는 ‘Display Driver IC(Integrated Circuit)’의 약자로, 디스플레이를 구성하는 수많은 픽셀을 구동하는 데에 쓰이는 작은 반도체 칩이다. 다시 말해 OLED, LCD와 같은 다양한 유형의 디스플레이에서 화면이 송출되기 전 마지막 단계를 거치는 곳으로, 수많은 픽셀을 컨트롤하며 화면을 통해 보이는 모든 화소를 선명하게 구현해 내는 역할을 한다.

겉으로는 보이지 않지만, 위 그림처럼 얇은 몸으로 디스플레이의 가장자리에 쏙쏙 들어가 있다는 사실! 스마트폰의 전면을 보면 베젤(화면의 테두리)이 위치해 있는데, DDI는 이 베젤의 뒤쪽에 위치한다. 이 조그만 반도체 칩이 어떻게 일하냐에 따라 우리가 보는 화면의 해상도가 결정되는 만큼, 디스플레이에서 무척이나 중요한 존재다.

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MAP 2. DDI에겐 없어서는 안 되는 동료

디스플레이에 영상이 송출되는 과정을 살펴보자. 먼저 사용자가 터치 입력이나 리모컨 조작을 통해 기기를 컨트롤한다. 그럼, 이 명령을 받은 중앙처리장치(AP 또는 CPU)는 사용자가 명령한 내용을 신호로 처리해서 내보낸다. 이 신호는 PCB(회로기판)를 통해 DDI로 전달되고, DDI는 각각의 픽셀에 명령을 전송한다. 이때 DDI가 픽셀에 직접 명령을 내리는 것은 아니고, 디스플레이 패널 내에 ‘TFT(Thin Film Transistor)’라는 반도체 소자를 통한다.

‘TFT(Thin Film Transistor)’는 전류를 제어하며 전기 신호를 증폭하거나 스위치 역할을 하는 반도체 소자의 일종으로, ‘Thin Film Transistor’라는 이름처럼 매우 얇은 층(박막)으로 이루어져 있기에 전자가 더 빨리 이동하게 하며 전력 소비를 줄이고 높은 집적도를 제공한다. TFT는 DDI에 명령을 받아 빛의 삼원색인 RGB(Red, Green, Blue)를 표시하는 서브픽셀을 제어해 색을 표현한다. 비유하자면, DDI는 서브픽셀이 어떻게 움직여야 하는지 알려주는 ‘신호등’ 역할을 하고, TFT는 DDI의 신호를 바탕으로 서브픽셀이 수월하게 움직일 수 있도록 ‘교통 정리’ 역할을 한다고 볼 수 있다.

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MAP 3. DDI가 일하는 방법

DDI는 각 픽셀의 색상과 밝기를 조절하기 위해 TFT에 명령을 전달하는 과정에서 두 가지 방향으로 시그널을 보낸다. 가로 방향 시그널인 게이트 시그널(Gate Signal)을 통해 특정 라인을 ON 하면 해당 라인에 있는 픽셀들이 활성화되고, 세로 방향 시그널인 소스 시그널(Source Signal)을 통해 해당 라인의 서브 픽셀에 RGB 값을 제공한다. 이 과정이 반복되면서 전체 디스플레이에 이미지가 표시되는 것이다.

이때 디스플레이와 DDI 사이에는 ‘T-CON(Timing CONtroller)’이라는 중재자가 존재한다. T-CON은 디스플레이 패널과 DDI 간의 통신을 조절하고, 디스플레이 패널의 특성에 맞게 데이터양을 조절해 전송함으로써 화면의 정확성과 화질을 향상시킨다. 이러한 이유로 디스플레이 패널의 사이즈가 크거나 해상도가 높을수록 T-CON의 역할 역시 중요해진다.

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MAP 4. 디스플레이의 특성별 맞춤 DDI

DDI는 크게 2가지 유형으로 나뉜다. 작은 모바일 기기에 사용되는 ‘MDDI(Mobile Display Driver IC)’와 대형 디스플레이에 사용되는 ‘PDDI(PANEL Display Driver IC)’다. TV, 옥외 광고판 등의 대형 디스플레이에서는 여러 개의 DDI가 소스 IC, 게이트 IC, 파워 IC, 컨트롤 IC를 활용하여 구동된다. 반면에 스마트폰과 같은 작은 기기에서는 앞서 이야기한 모든 기능을 통합한 하나의 MDDI만을 활용한다. MDDI는 이러한 특성 덕분에 ‘모바일 원칩’이라 불리기도 한다.

더불어 터치 형식의 디스플레이에 활용되는 ‘TDDI(Touch Display Driver IC)’도 있다. 기존에 터치가 가능한 모바일 기기에는 터치 관련 칩과 디스플레이 관련 칩이 따로 존재했다. TDDI는 이 두 개의 칩을 하나로 통합한 것으로, 이를 활용하면 기기 내 여유 공간이 늘어나기 때문에 배터리 효율성이 높아지고, 모바일 기기의 두께도 더 얇아질 수 있다. 또한 인터페이스가 단순화되는 만큼, 터치 반응 속도도 빨라질 수 있다는 이점을 갖췄다.

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MAP 5. ‘이것’이 없다면 UHD도, 4K도 없다!

삼성전자 반도체는 저화소 영상도 깨끗한 화면으로 감상할 수 있도록 도와주는 특별한 기술을 지니고 있다. 바로 ‘업스케일링(Upscaling)’ 기술이다. 저화소 화면은 픽셀 수가 적기 때문에 인접한 픽셀 간의 색, 명도 차이가 커서 화면이 깨진 것처럼 보이게 된다. 이러한 저화소 화면을, 데이터양을 늘리는 알고리즘에 통과시켜 4k 화면과 비슷한 수준으로 만들어내는 것이 업스케일링 기술이다. 이를 활용하면 옛 모습이 담긴 오래된 영상도 선명하고 생생하게 확인할 수 있게 된다.

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MAP 6. 보다 생생하게, 더욱 얇고 가볍게! 끝없는 기술 개발의 여정

삼성전자 반도체는 실리콘 기판 위에 OLED와 DDI를 함께 집적하여 생산하는 기술인 OLEDoS(OLED on Silicon)도 개발 중이다. 해당 기술은 생산 과정의 간소화에 따라 생산 비용이 절감될뿐더러, 가벼우면서도 강성이 높은 실리콘을 활용하기 때문에 기존 유리 기판보다 가볍고 얇은 디스플레이를 구현할 수 있다. 또한, 좁은 면적에 더 세밀하고 많은 픽셀들을 구현하여 생동감 있는 증강현실(AR)·가상현실(VR) 기기용 디스플레이를 만들 수 있다.

수많은 픽셀을 진두지휘해서 화면을 송출하는 디스플레이의 핵심 반도체 ‘DDI’에 대해 보다 자세하게 알고 싶다면 인생맛칩 ‘DDI’ 편을 참고하길 바란다.

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■ TV 신제품ㆍ갤럭시 S6 엣지+ㆍ기어 S2, ‘최고혁신상’ 영예

10일(현지시간) 미국 소비자기술협회(The Consumer Technology Association, CTA) 발표에 따르면 삼성전자는 TV(9개), 모바일(12개), 가전(7개), 반도체(5개) 등 다양한 부문에 걸쳐 37개의 ‘CES 혁신상’을 수상했습니다. 특히 ‘CES 2016’에서 처음으로 선보일 TV 신제품과 대화면 스마트폰 ‘갤럭시 S6 엣지+’, 최신 스마트 웨어러블 기기 ‘기어 S2’는 가장 주목되는 제품들에게 주는 ‘최고혁신상’의 영예를 안았는데요.

삼성전자는 TV 부문에서 5년 연속 ‘최고혁신상’을 수상하며 9년 연속 세계 TV 시장점유율 1위의 기술력을 입증했습니다. 또한 360도 전 방향으로 음향이 퍼져 어느 위치에서나 고음질의 사운드를 즐길 수 있는 ‘무선 360 오디오’와 차세대 UHD 기술인 HDR을 지원하는 ‘UHD 블루레이 플레이어’는 혁신상을 수상했습니다.

■ TV(9개), 모바일(12개), 가전(7개), 반도체(5개) 등 다양한 부문 수상

생활가전 부문에서는 냉장고ㆍ드럼세탁기ㆍ오븐 레인지 등 총 7개 제품이 혁신상을 수상했습니다.

특히 지난 ‘IFA 2015’에서 최초로 공개돼 많은 주목을 끌었던 ‘슬립센스’도 수상 제품에 포함됐습니다. ‘슬립센스’는 침대 매트리스 밑에 놓고 사용하는 비접촉식 센서로 개인 수면 상태를 측정하고 분석해 개인의 건강한 삶과 숙면을 도와주는 최첨단 IoT 제품입니다.

삼성전자는 모바일 부문에서 다양한 제품으로 12개의 혁신상을 수상했습니다.

갤럭시 ‘S6’ㆍ‘S6 엣지’ㆍ‘S6 엣지+’ㆍ‘노트5’ 등 올해 출시된 모든 플래그십 스마트폰과 18.4인치 대화면 태블릿 ‘갤럭시 뷰’, 가상현실 헤드셋 ‘기어 VR’, 어린이용 콘텐츠 서비스인 ‘삼성 키즈’, 고속 충전을 지원하는 외장 ‘배터리팩’, ‘무선 충전 패드’ 등이 혁신상을 받았는데요.

특히 대화면 스마트폰 ‘갤럭시 S6 엣지+’와 최신 스마트 웨어러블 기기 ‘기어 S2’는 ‘최고혁신상’의 영예를 안았습니다.

‘갤럭시 S6 엣지+’는 5.7인치 듀얼 엣지 디스플레이로 독창적인 디자인과 더욱 몰입감 있는 멀티미디어 경험을 제공하며, ‘기어 S2’는 세련된 원형 디자인에 혁신적인 원형 휠과 UX를 갖췄습니다.

한편 4K 터치 디스플레이와 인텔의 최신 코어 i7 프로세서, 고성능 그래픽 카드 등을 탑재한 노트북 ‘아티브 북9 프로’도 혁신상을 수상했습니다.

반도체 부문에서는 역대 최다인 5개 제품이 혁신상을 받았습니다.

세계 최대 용량의 차세대 12기가비트(Gb) 초고속 모바일 D램(LPDDR4), 128기가바이트 UFS 메모리 스토리지, 스마트폰과 PC에서 사용 편의성을 극대화한 2테라바이트(TB) 휴대용 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) ‘T3’, 최고 성능과 사용 연한을 보증하는 2세대 V낸드 기반의 2테라바이트 ‘850 PRO’ 2.5인치 SSD, 512기가바이트 NVMe ‘950 PRO’ M.2 SSD가 수상했습니다.

지난 1976년에 만들어진 ‘CES 혁신상’은 CES에 출품하는 제품을 대상으로 미국산업디자이너학회(IDSA)와 미국 소비자기술협회의 전문가들이 제품의 혁신성을 가려 선정합니다.

삼성전자는 ‘CES 2016’이 열리는 미국 라스베이거스 컨벤션 센터에 대형 부스를 마련하고 이번 혁신상 수상제품들을 비롯해 세계 소비가전 업계를 선도하는 기기와 기술들을 선보일 계획입니다.

삼성전자 북미총괄 이종석 부사장은 “삼성전자는 세계 각지의 소비자들이 삼성의 혁신적인 제품들과 함께 더욱 새롭고 독창적인 경험을 할 수 있도록 계속해서 노력하고 있다”며 “이러한 노력의 최신 성과물을 ‘CES 2016’ 현장에서 보여주겠다”고 말했습니다.

☞ [인포그래픽] CES 2015를 사로잡은 반도체의 명품들
☞ 삼성전자 ‘CES 2015 혁신상’ 36개 수상

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삼성전자가 세계 최초로 20나노(1나노: 10억분의 1미터) 8기가비트(Gb) GDDR5(Graphics Double Data Rate 5) 그래픽 D램 양산을 시작했습니다.

■ 초당 DVD 12장 데이터 전송하는 초고속 솔루션 제공

이번 제품은 기존 4기가비트 GDDR5 D램(속도 7Gb/s)의 용량, 속도 한계를 극복해 업계 최대 용량인 8기가비트와 최고 속도인 8Gb/s를 최초로 구현했습니다. 8기가비트 GDDR5 그래픽 D램은 게임 콘솔 최대 용량인 8기가바이트(GB) 용량의 D램을 단 8개의 칩만으로 구성할 수 있는 대용량 D램입니다. (8기가비트 = 1기가바이트)

또한 일반 노트북에 8기가비트 칩 2개로 2기가바이트 그래픽 메모리를 구성하면 데이터 처리속도가 빠른 만큼 모니터 해상도를 높이고 소비전력을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 칩의 실장 면적을 절반으로 줄여 더욱 슬림한 노트북 디자인이 가능합니다.

특히 일반 D램(1,866Mb/s)보다 4배 이상 빠른 8Gb/s의 속도로 동작하는 2개의 칩이 각각 32개의 정보출입구(I/O)를 통해 초당 64기가바이트의 데이터를 처리할 수 있는데요. 이는 풀HD급 DVD 12장 정도의 데이터로, 초고화질(UHD) 컨텐츠를 더욱 부드럽고 선명하게 표현할 수 있습니다.

■ 향후 8Gb 이상의 초대용량 D램 출시로 프리미엄 시장 선점

한편 삼성전자는 업계에서 유일하게 양산하고 있는 20나노 8기가비트 D램으로 풀 라인업을 구축하고 지난 해 서버, 모바일 등 프리미엄 시장을 선점한 데 이어 금년에 그래픽 시장은 물론 노트북 등 보급형 IT시장까지 본격적으로 공략한다는 전략입니다.

삼성전자 메모리사업부 전략마케팅팀 최주선 부사장은 “이번 8Gb 그래픽 D램의 양산으로 게임 콘솔은 물론 일반 노트북까지 최고의 그래픽 솔루션을 제공하게 되었다.”며 “향후 20나노 D램 공급을 지속 확대해 글로벌 고객 수요 증가에 차질 없이 대응하고 프리미엄 메모리 시장의 성장세를 높여 나갈 것”이라 밝혔습니다.

향후 삼성전자는 8기가비트보다 큰 초고용량 D램을 출시해 프리미엄 시장을 선점하고, 20나노 6기가•4기가비트 D램 라인업을 연이어 출시하여 전체 D램 시장에서 20나노 D램의 비중을 지속적으로 높여 나갈 예정입니다.

☞ 삼성전자, 세계 최초 차세대 20나노 8기가비트 모바일 D램 양산
☞ 삼성전자, 세계 최초 ’20나노 8기가 DDR4 서버 D램’ 양산
☞ 삼성전자, 세계 최초 ’20나노 4기가비트 D램’ 양산
☞ 삼성전자 GDDR5 D램 미래창조과학부장관상 수상, 대한민국 멀티미디어 기술대상 시상식 현장

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