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1. 개요
Read-only memory의 약자로 첫 내용 작성에 특수 기기가 필요하고 특성 상 동적으로 쓸 수가 없는 장비. 일반적으로 한번 기록한 정보가 전원 유지와 상관없이 (반)영구적으로 기억되며, 삭제나 수정이 불가능한 기억장치를 가리킨다. 이와는 반대로 원할 때 쓰고 지울 수 있으나 전원이 유지되지 않으면 내용이 사라지는 기억 장치는 RAM(Random Access Memory)이라고 부른다.롬 메모리의 주요 용도는 컴퓨터의 바이오스나 UEFI 같은 펌웨어를 저장하는 내장형 롬이나 게임기에 들어가는 게임 패키지를 담거나 정보의 무결성이 무조건적으로 보장되어야 하는 기록물용 이동식 저장매체 등 광범위한 분야에 쓰이며 여기에 저장되는 파일을 롬 파일이라고 부른다.
특히 펌웨어에 주로 사용되었기 때문에 관습적으로 롬=펌웨어라고 부르기도 한다. 그러나 최근엔 비싼 롬 메모리 대신 값싼 플래시 메모리 모듈을 부품에 내장해 펌웨어 저장용으로 많이 쓰기 때문에 엄밀하게 따지면 틀린 말이다.
심지어 일부 전자기기 제조사는 eMMC나 UFS 같은 플래시 메모리 구조의 온보드 보조저장장치까지 ROM으로 묶어서 사양에 표기하기도 한다. 그러나 이는 완전히 틀린 표기로서 펌웨어야 그렇다처도 내장 보조 저장장치는 ROM이라고 불릴 이유가 전혀 없다.
2. 현황
현재에 와선 롬 메모리 대신 싸고 쓰고 지우기 편한 플래시 메모리 모듈을 펌웨어나 S/W 저장용 매체로 쓰기 때문에 기록 작업이 쉬워졌지만 롬을 쓰던 과거엔 굉장히 복잡해, 한번 데이터를 기록하면 바꾸지 못했다. 그래서 Read-only memory(읽기 전용 기억장치)라고 불리는 것이다.단점으로만 보이는 특성 외에, 전력 공급과 무관하게 데이터가 유지되는 비휘발성이라는 강력한 특징이 있어서, 모든 종류의 기계에 쓰인다. 특히 업데이트가 거의 필요없는 간단한 가전제품의 펌웨어 저장용도로 많이 쓰이는데 ROM이 없다면 전기 아깝다고 전기밥솥 전기코드를 뽑는 순간 당신의 전기밥솥은 먹통이 된다. 당장 전기밥솥도 일종의 프로그램된 로봇이기 때문에 한번 데이터가 날아가면 코드를 연결해도 전기가 흐르는 고철덩이 그 이상도 이하도 아니게 된다. 그래서 로봇, 전자기기의 기판 등을 가리지 않고 사용되며, 대량 생산에 큰 이점이 있어 대체 기술이 나오지 않는 한 앞으로도 계속 사용될 것 이다. 한 번 설정을 세팅하고 그대로 출시하는 냉장고, 에어컨 등에는 아직도 Mask ROM이 들어간다.
ROM에 데이터를 기록하는 작업을 하기 위한 장비를 롬라이터(ROM Writer)라고 하며, 보통 전자공학과에 몇 개쯤 존재하며, 전자계열 동아리의 경우 동아리 내부에 몇 개 정도 가지고 있기도 하다. 실은 롬라이터 자체는 전자공학과 1학년생도 제작이 가능할 정도로 단순해서 가격도 그리 비싸진 않은데 요즘엔 펌웨어 저장장치로 롬 메모리 대신 플래시 메모리 기반 제품이 많이 나와 있기 때문에 롬라이터가 없다고 큰 문제가 되지는 않는다.
USB 메모리, SSD로 대표되는 플래시 메모리 계열의 펌웨어 저장장치는 OLC 같은 극단적인 싸구려 셀을 사용해도 수백번 횟수 만큼 재기록이 가능하며 특수한 롬 라이터도 필요없다. 전자과 계열 학생이라면 ISP(In-system programming)라는 용어를 들을 기회가 있을텐데 ISP가 적용된 칩은 롬라이터가 필요없다.
본래 하드 디스크 드라이브는 자기테이프에 기록을 보관하는 보조기억장치로써 반도체칩에 데이터를 넣어 ROM과는 실제로 다른 개념이었지만, 현재는 기술의 발전으로 SSD를 하드디스크 드라이브처럼 사용 가능하면서 동작 원리는 다르지만 하는일은 비슷해, 일반인들에게는 용도의 분류가 사실상 유명무실 해진 상태이다.
반대로 펌웨어나 설치 S/W 같은 중요 파일에 업데이트가 쉽고 싼 플래시 메모리를 사용하면서 보안의 위험성도 커지고 있다. 최근 바이러스들은 펌웨어를 감염시켜 시스템을 파괴하거나 해킹을 하는 사례가 늘고있기 때문이다.
3. 기술 종류
Read-Only라는 한계를 극복하는 방향으로 기술이 발전해 왔다.3.1. 마스크롬(Mask ROM)
마치 책을 대량 인쇄하듯이 반도체 생산 공정인 마스킹 단계에서 고정된 데이터 회로 패턴으로 생산하는 방식. 다른 ROM 소자와는 달리 물리적으로 데이터를 기록하므로 생산 후에는 내용을 변경할 수 없어 데이터 안정성이 매우 높지만 재프로그래밍은 원천적으로 불가능하다. 만약 내용 데이터가 애초부터 잘못된 것이었다면 생산량을 전량 폐기해야 한다.마스크 롬을 찍어내기 위해 요구되는 초기 비용이 높아 소량 생산에는 부적합하므로 공장에서는 어느 정도 수량이 되지 않으면 주문을 받지 않는다. 또 생산량에 관계없이 고정된 비싼 마스크 비용을 지불해야 한다. 시장에서 단품으로서의 입지는 좁아졌지만 대량 생산하면 타 방식에 비해 가격이 매우 낮아지기 때문에 닌텐도 DS 시절까지 카트리지 형식의 게임 매체 등에 주로 쓰였다.
수정이 불가능하다는 장점으로 인해 마이크로 컨트롤러 제조 과정에서 통합하여 제조하는 식으로 사용된다. 대표적인 사용 예가 칩의 초기구동용 부트로더이다.
냉장고, 에어컨, 전자레인지, 전기장판, 전기밥솥, 커피포트, 텔레비전 등 우리가 상상할 수 있는 대부분의 가전제품에는 Mask ROM을 탑재하여 출시하는 게 보통이다. 필수 작동부에 대해서는 처음부터 정해진 데이터로 만들고 바꿀 수 없도록 하는 것이다. 사용자가 선택 가능한 부분만 EEPROM이나 플래시 메모리를 사용한다. Mask ROM이 가격이 저렴한 이유가 바로 이런 가전제품을 만들 때 대량으로 수요가 발생하기 때문이다. 최소 수만 개 ~ 최대 수천만 개씩 찍어낸다.
다만 EEPROM이나 플래시 메모리의 가격이 빠르게 내려가면서 가성비가 좋다는 마스크롬의 장점도 미묘해졌고, 칩 생산 수 개월 전에 칩에 들어갈 데이터를 확정해야 하기 때문에 변경사항이 생기거나 뒤늦게 버그가 발견되기라도 하면 전부 폐기하고 처음부터 다시 만들어야 한다는 단점이 부각되면서, 전통적인 패키지(칩) 단위 형태의 마스크롬은 사양세이다. 물론 SoC나 ASIC 등 칩 내부에 내장되어 마이크로코드나 부트로더 등을 담는 용도의 마스크롬은 여전히 널리 사용되고 있다.
3.2. 피롬(PROM / Programmable ROM)
생산 후에 사용자가 내용을 한 번만 기록할 수 있는 롬이다. 그래서 OTP(One Time Programmable)라고도 한다. 비트를 기록하는 각 셀마다 퓨즈가 들어있는데 퓨즈가 이어져 있으면 1, 끊어져 있으면 0이라는 식으로 정보를 기록한다. PROM을 기록하는 롬라이터는 0을 기록하려는 어드레스의 셀에 과전류를 흘려서 퓨즈를 끊는 식으로 프로그래밍하며 따라서 한번 기록한 PROM은 내용을 바꿀 수 없다.대량 생산하려면 롬 라이터로 하나하나 기록해야 하고 꽤 시간이 걸리므로 양산용으로는 애매한 위치 때문에 현재의 입지는 오히려 구형인 마스크롬보다도 적다. 생산 공장에서 대량으로 기록을 대행해 주기도 한다. 마스크롬으로 생산하기에는 너무 생산량이 적은 경우에 일부 사용한다.
IBM이 개발한 프로그래밍 가능 칩인 eFUSE가 이 기술을 활용했다.
3.3. 이피롬(EPROM / Erasable PROM)
자외선을 이용하여 기억된 내용을 지우고 다시 기록할 수 있는 롬이다. PROM과 비교했을 때 읽기와 쓰기 동작은 동일하게 할 수 있으며 지우기 동작은 자외선을 쬐어서 수행한다. 그래서 EPROM 위에는 항상 투명 창이 동그랗게 나 있다. 이 창은 자외선을 잘 통과시키는 석영유리로 만들어진다. 일단 데이터를 기록한 후에는 이 창을 검은 테이프 등으로 막아 내용이 지워지는 걸 막는다.내용을 지울 때에는 자외선 형광등이 들어 있는 롬 이레이저라고 부르는 장치에 넣고 20분 정도 돌린다. 여기서 지워버린 EPROM은 모든 셀이 1로 초기화된다. 즉 부분 삭제는 불가능하다는 얘기. 굳이 롬 이레이저가 아니라도 식기건조기나 컵 살균기의 자외선 형광등을 써도 되는데 이 형광등은 자외선이 약해서 롬 이레이저보다 훨씬 오래 기다려야 한다. 일반 형광등은 자외선이 거의 안 나오니까 이걸론 불가능. 태양빛에 노출시켜도 언젠간 지워진다고 한다. 그래서 의외로 데이터의 불휘발성이 약한 편이다.
그리고 EPROM을 기록할 때에는 읽을 때보다 고전압으로 써야 하므로 EPROM을 다룰 때에는 롬 라이터와 롬 이레이저 둘 다 구입해야 한다.
PROM에 비해 데이터를 지우고 다시 쓸 수 있다고 해도 여전히 데이터를 지우기가 상당히 불편하기 때문에 요즘은 거의 EEPROM이나 플래시 메모리로 대체되었다.
3.4. 이이피롬(EEPROM / Electrically EPROM)
이스퀘어피롬이라고 부르기도 한다. 전기적인 신호를 이용하여 기억된 내용을 지우고 다시 기록할 수 있는 롬이다. 자외선을 쓰지 않고도 내용을 지운 다음 재기록 할 수 있기 때문에 매우 편리하다. 제품에 따라서는 롬 라이터 없이 기록이 가능한 제품도 있다. 예전엔 메인보드의 ROM으로 EEPROM을 써서 바이오스 펌웨어를 저장했었다.세대가 올라갈수록 바이오스 저장용 롬도 종류가 계속 바뀌는데, 먼 옛날에는 아예 엄청 큰 IC형 롬이었다가 펜티엄 3 정도부터 사각형 롬을[1] 사용하더니 대략 샌디브릿지부터는 3.5V DIP8 타입 롬을 사용한다. 그러다가 250 보드 이후부터는 보드에 실장되는 1.8V 200mil SOP8 타입이 주로 사용되는중. 노트북은 슬림해야해서 일찌감치 SOP8을 썼다.
UEFI로 넘어온 요즘은 용량과 가격 문제로 펌웨어 저장장치를 플래시 메모리 모듈로 많이 넘어왔지만. 용량보다 안정성이 필요한 분야에는 아직도 많이 쓰인다.
이처럼 플래시 메모리에 밀려 점점 사용 빈도가 낮아지고 있는 제품이다. 그러나 플래시 메모리보다 제어가 매우 쉽고 기록 후 데이터를 유지할 수 있는 수명이 길고 쓰기 가능 횟수가 플래시 메모리보다 훨씬 많다. EEPROM 중에는 수십년 수명에 쓰기가 수천만번까지 가능한 제품도 있다. 소용량의 제품은 가격이 저렴하다. 그래서 밥솥이나 냉장고 같은 가전제품이나 1990년대 기술에 기반한 일부 라디오, 카세트(예: PLL 라디오 튜너 내장 워크맨)에는 아직도 현역으로 쓰이고 있으며 주로 임베디드 시스템용 마이크로컨트롤러(주로 메모리 통합 제품)에 데이터 저장용으로 소용량(몇백~몇 KB 정도) 포함되는 경우도 많다.[2] 또한 작은 크기의 디지털 센서들은 메모리를 플래시를 사용하지 않고 대부분 EEPROM을 사용한다.
4. 특이한 롬 메모리
롬 메모리 정의에는 부합되나 정작 롬이라고 불리지 않는 기억장치 또는 반대로 롬 메모리 정의에는 맞지 않지만 관습적으로 롬이라고 불리는 기억장치 들이다.4.1. CD-ROM, DVD-ROM 등
관습적으로 펌웨어를 저장하는 내부 저장장치를 롬이라고 불러서 사람들이 혼동하지만 이러한 광학 매체 역시 RW 기능이 없는 매체는 이동식 롬이라고 할수있고 실제 이름으로도 롬이 들어간다.롬 광학 매체에 파일이 저장되고 레이저로 굽는 작업이 끝나면 더이상 기록할수없고 읽기만 가능하다.
다만 용량이 가득 차지 않은 CD/DVD 롬에 경우 아직 레이저로 굽지 않은 부분에 파일을 추가로 넣는 기술도 있다.
'시디롬' 자체는 시디롬 리더기/라이터기( ODD)를 줄여서 시디롬이라고 더 많이 부르기 때문에 해당 약자가 ROM인걸 모르는 경우가 많다.
4.2. 플래시 롬
관습적으로 펌웨어가 들어간 저장장치를 롬이라 불러서 플래시 롬 같은 정의와 맞지 않은 말도 생겼다. 게다가 플래시 메모리의 뿌리는 EEPROM이다.다만 특수한 경우에 한해서 플래시 메모리도 롬이 될수있다. 셀의 수명이 다하면 플래시 메모리는 읽기 전용으로 되기 때문이다.
또한 상술했던 것처럼 롬은 정보의 무결성이 보장되는 강력한 보안성을 가지고 있기 때문에 처음부터 단 1회 쓰기 후 읽기 전용으로 전환되는 플래시 메모리 제품도 나오고 있다. #
하지만 이는 특수한 경우들이라 각종 시험에서 자주 출제되는 롬 메모리 종류를 고를때 플래시 메모리를 고르면 당연히 틀린다. 이러한 플래시 제품은 그냥 관습적으로 롬이라고 부르거나 수명이 다해서 롬이 된 특수한 경우이기 때문이다.