반도체 - 무어의 법칙(Moore's law)

 

무어의 법칙(Moore's law)은 1965년 인텔의 공동 창업자인 고든 무어가 내놓은 예측입니다. 마이크로칩의 트랜지스터 수가 18~24개월마다 두 배로 증가하고 칩 생산 비용이 감소할 것이라고 했습니다. 이러한 관찰은 1950년대에 집적 회로가 발명된 이후 업계에서 그가 관찰한 경향에 근거한 것입니다.

■ 무어의 법칙(Moore's law)

무어의 법칙은 지난 수십 년 동안 매우 정확한 것으로 입증되어 기술 혁신의 빠른 속도를 주도하고 현대 컴퓨팅 세계를 창조했습니다. 더 작은 영역에 더 많은 트랜지스터를 담을 수 있는 능력은 점점 더 강력해지는 마이크로프로세서, 메모리 칩 및 기타 반도체 기반 장치의 개발을 가능하게 했습니다.

 

그러나 무어의 법칙이 지속 가능한지에 대한 우려도 있습니다. 문제는 점점 작아지는 기판에 더 많은 회로를 넣으면서 발열량이 갈수록 늘어나고 있다는 점입니다. 데스크톱PC나 노트북에서는 열을 발산하는 것이 비교적 수월했지만 스마트폰으로 넘어오면서 상황이 좀 더 복잡하게 됐습니다.

 

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무어의 법칙대로 18개월마다 계속 두 배씩 늘려갈 경우엔 발열 문제를 더 이상 해결할 수 없는 상황까지 이르게 되기 때문입니다. 네이처는 2016년 발행한 리포트에서 "어느 누구도 뜨거운 스마트폰을 들고 다니길 원치는 않을 것"이라고 지적했습니다.

 

무어의 법칙을 버리게 된 데는 경제적인 이유도 중요하게 고려됐습니다. 실리콘 칩 성능을 끌어올리기 위해선 더 좁은 공간에 더 많은 트랜지스터를 넣어야 합니다. 칩이 더 작아지고 트랜지스터 수가 더 늘면 늘수록 제작비용은 크게 증가하는데 이는 새로운 생산 설비를 구축해야 하기 때문입니다.

 

이럴 경우 개별 생산 공장마다 수십 억 달러에 이르는 비용을 투자해야 하는 데 이 정도를 계속 지원할 수 있는 기업들은 그다지 많지 않고 결국 이런 이유 때문에 "세계 반도체업계는 그 동안 힘들게 따라해 왔던 무어의 법칙에 대해 공식 사망 선언을 하게 됐다"고 네이처가 전했습니다.

 

 

이러한 어려움에도 불구하고 반도체 산업은 계속해서 무어의 법칙의 한계를 뛰어넘어 성능을 개선하고 비용을 절감할 수 있는 새로운 방법을 모색하고 있습니다. 그래핀, 탄소나노튜브와 같은 신소재의 개발은 미래의 지속적인 혁신을 위한 대안을 제공할 수 있습니다.

 

2022년 기준으로 아직 삼성전자와 TSMC가 지속적으로 공정 미세화를 이루어내고 있어서 언제 무어의 법칙이 끝날지 알 수 없는 상황입니다. TSMC는 이미 4nm를 양산해서 미디어텍에게 납품하고 있고 삼성은 2022년 상반기에 GAA 공정을 적용한 3nm 양산에 성공했습니다. 이하 2nm도 준비중이며 심지어 2050년 0.1nm까지 개발 및 달성이 가능하다고 합니다.

 

로드맵에 엄연히 0.1nm가 언급된 만큼 사실이라면 적어도 2050년까지 늦츨 수 있을 것으로 보입니다. 물론 실제로 가능할지는 현재로서는 알 수 없지만 기술력 발전에 따라 갈릴 것으로 보입니다.