고등학생을 위한 집적회로이론

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 06월 11일 출간

작품소개

책소개

현대 사회의 모든 전자기기는 집적회로 없이는 존재할 수 없다. 스마트폰에서 자동차, 인공지능까지 우리 일상을 지배하는 기술의 핵심에는 반도체와 집적회로가 자리하고 있다. 하지만 이처럼 중요한 기술을 제대로 이해하고 있는 사람은 많지 않다. 집적회로는 단순히 공학도만의 전유물이 아니라 21세기를 살아가는 모든 사람이 알아야 할 기본 소양이 되었다. 이 책은 복잡하고 어려운 집적회로 이론을 고등학생도 이해할 수 있도록 체계적으로 정리한 교양서이다. 수식과 전문용어에 가려진 집적회로의 본질을 명확하게 드러내어 독자들이 현대 문명의 기반 기술을 온전히 이해할 수 있도록 돕는다.

이 책은 집적회로의 역사적 배경부터 시작하여 반도체 물리학의 기초 원리, 다이오드와 트랜지스터의 동작 메커니즘, 아날로그와 디지털 회로 설계, 그리고 최신 제조 공정까지 23개 챕터에 걸쳐 포괄적으로 다룬다. 각 챕터는 이전 내용을 바탕으로 단계적으로 심화되도록 구성되어 있어 독자들이 무리 없이 따라갈 수 있다. 진공관에서 트랜지스터로의 혁명적 전환에서 시작하여 현재의 나노미터 공정 기술까지, 반세기에 걸친 기술 발전의 전 과정을 추적한다. 특히 복잡한 물리 현상과 회로 동작 원리를 일상생활의 친숙한 사례와 연결하여 설명함으로써 추상적인 개념을 구체적으로 이해할 수 있게 한다.

책의 가장 큰 특징은 이론과 실제 응용을 균형 있게 다룬다는 점이다. 단순히 회로의 동작 원리만 설명하는 것이 아니라 실제 전자제품에서 어떻게 활용되는지, 우리 생활에 어떤 변화를 가져왔는지를 구체적으로 보여준다. 스마트폰의 프로세서에서 LED 조명까지, 메모리 카드에서 전기자동차의 배터리 관리 시스템까지, 집적회로가 어떻게 현대 문명을 만들어가고 있는지를 생생하게 전달한다. 또한 각 기술의 한계와 극복 과정을 통해 엔지니어들이 어떤 사고과정으로 문제를 해결해왔는지도 엿볼 수 있다. 이러한 접근 방식은 독자들이 단순한 지식 습득을 넘어 기술에 대한 통찰력을 기를 수 있게 한다.

마지막 챕터에서는 무어의 법칙의 한계와 차세대 기술 동향을 다루며 미래 집적회로 기술의 방향을 제시한다. 양자 컴퓨팅, 뉴로모픽 칩, 3차원 집적 기술 등 현재 연구되고 있는 최첨단 기술들을 소개하여 독자들이 미래 기술 트렌드를 이해할 수 있도록 한다. 이는 단순히 현재의 기술을 설명하는 것을 넘어 앞으로 어떤 혁신이 일어날 수 있는지에 대한 상상력을 제공한다. 공학 분야로 진학을 고려하는 학생들에게는 구체적인 진로 방향을 제시하고, 다른 분야를 전공하더라도 기술 사회의 변화를 이해하는 데 필수적인 배경지식을 제공한다. 이 책은 집적회로라는 현대 문명의 핵심 기술을 이해하고자 하는 모든 이들에게 값진 길잡이가 될 것이다.

목차

1. 집적회로의 탄생과 혁명
2. 반도체의 신비한 세계
3. 도핑의 마법과 N형P형 반도체
4. PN 접합의 놀라운 특성
5. 다이오드의 실용적 활용
6. 바이폴라 트랜지스터의 세계
7. MOSFET의 혁신적 구조
8. 증폭기 회로의 기초 원리
9. 연산증폭기의 만능성
10. 전력증폭기와 신호 출력
11. 발진기와 주파수 생성
12. 필터 회로와 주파수 선택
13. 디지털 회로의 기본 개념
14. 논리게이트의 구현과 특성
15. 조합논리회로 설계
16. 순차논리회로의 메모리 기능
17. 메모리 집적회로 기술
18. 아날로그-디지털 변환의 원리
19. 집적회로 제조공정의 과학
20. 레이아웃 설계와 물리적 구현
21. 테스트와 검증 방법론
22. 아날로그 집적회로 설계 기법
23. 미래의 집적회로 기술

작가정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.