"반도체 칩 집적도 2년에 2배로 증가한다"
2층 건물크기 PC '주머니 속으로'
프로세서 공정 10㎛서 14 ㎚로 진화
트랜지스터 집적 2300개서 19억개로
2층 건물크기 PC '주머니 속으로'
프로세서 공정 10㎛서 14 ㎚로 진화
트랜지스터 집적 2300개서 19억개로
![[알아봅시다] 50주년 맞은 `무어의 법칙`](http://contents.dt.co.kr/images/201505/2015050402101860718001[1].jpg "[알아봅시다] 50주년 맞은 `무어의 법칙`")
최근 PC는 점점 얇고, 가벼워지며, 크기는 작아지고 있는 것을 볼 수 있습니다. 또한, 스마트폰, 태블릿 등 PC에 버금가는 성능을 제공하는 스마트 기기들도 크기와 형태를 다변화하면서 시장에 쏟아져 나오고 있습니다. 최근 등장하는 손가락 만한 PC 스틱형 컴퓨터의 경우 사용자들이 경험할 새로운 컴퓨팅 환경의 예라 할 수 있습니다.
스틱형 컴퓨터는 약 10cm 길이로 TV 등 디스플레이에 꽂기만 하면 데스크탑 PC처럼 사용할 수 있습니다. 50년 전 2층 건물 크기였던 컴퓨터를 이제는 주머니 속에 넣어 다닐 수 있게 된 것입니다. 이렇게 스틱형 컴퓨터와 같은 초소형 PC 제품 출시가 가능해진 것은 다른 부품의 기술 발전에 힘입은 바도 있지만, 기기에서 가장 중요한 머리역할을 하는 프로세서의 발전이 가장 큰 영향을 미쳤습니다. 프로세서의 기술 혁신을 뒷받침하는 데는 반도체 기술이 지속적으로 성장한다는 '무어의 법칙(Moore's Law)'이 적용되고 있습니다.
무어의 법칙은 하나의 칩에 탑재되는 반도체 집적회로의 성능이 2년마다 2배로 증가한다는 법칙입니다. 무어의 법칙은 인텔의 창립자 중 한명인 고든 무어(Gordon Moore)가 주장한 이론입니다. 무어의 법칙은 무어가 1965년 4월 일렉트로닉스 매거진(Electronics Magazine)에 게재한 기고문에서 시작이 됐습니다. 기고문 내용 자체가 '무어의 법칙'으로 일컬어지게 됐는데, 내용은 반도체의 집적화 기술, 즉 같은 면적에 더 많은 수의 부품을 채워 넣을수록 제조 비용이 떨어질 것이며, 이 집적화 기술이 새로운 미래를 열어갈 것이라는 것입니다. 반도체 제조 비용에 대한 문제를 하나의 이론으로 다룬 이 기고문의 원래 내용은 집적도가 1년에 2배의 비율로 높아지고, 이 예측이 1975년까지 간다는 것이었습니다. 하지만 무어는 1975년에 다시 '칩의 집적도가 2년에 2배로 증가한다'는 것으로 자신의 이론을 수정했습니다. 참고로 무어의 법칙은 무어 자신이 직접 명명한 것이 아니고, 캘리포니아 공대의 카버 미드 교수가 '무어의 법칙'이라고 이름을 붙였습니다.
무어의 기고문이 게재됐을 당시에는 반도체의 성능과 능력이 기하급수적으로 증가해갈 것이란 무어의 예측이 현실 가능성 없는 이야기로 치부되기도 했습니다. 요즘 PC용 메모리는 기가바이트(GB) 수준이지만, 처음 IBM의 PC가 나왔을 때는 64킬로바이트(KB, 1GB는 약100만 KB) 메모리였고, 사람들은 그 많은 메모리를 다 사용하지 못할 것이라고 예상했기 때문입니다. 그러나 계속해서 새로운 컴퓨팅 기술이 개발되며, 무어의 법칙은 반도체 성능 향상 속도를 정확하게 예측한 것으로 입증되기 시작했습니다. 올해로 50주년을 맞이하게 된 무어의 법칙은 이제 비용을 절감하면서, 강력한 성능의 칩을 제공하는 업계의 거대한 원칙으로 확고히 자리매김했습니다.
무어의 법칙에 따라 4∼5년 걸리는 제품 출시기간을 절반으로 단축하면서 차세대 제품을 개발해 신시장이 만들어지고 있습니다. 마이크로프로세서의 발전은 두 가지 영역인 '아키텍쳐'와 '공정기술'에서 이뤄지는데 아키텍쳐는 설계기술이고, 공정기술은 더 작게 만드는 미세화 기술을 말합니다. 마이크로프로세서를 만드는 인텔은 한 해는 공정을 미세화하고, 다른 한 해는 아키텍쳐, 즉 설계기술을 바꾸면서 매년 새로운 마이크로프로세서를 시장에 출시해왔습니다. 공정기술을 미세화해오면서 무어의 법칙을 기술적으로 구현하고 지켜온 것입니다.
최초 프로세서의 공정은 10마이크로미터였는데, 현재 최신 공정은 14나노미터공정입니다. 마이크로미터는 1백만분의 1미터이고, 나노미터는 10억분의 1미터입니다. 나노미터 공정이란 웨이퍼 위에 그려 넣는 회로 선폭이 10억분의 1m 간격으로 줄었다는 것을 의미합니다. 공정이 미세화되면 될수록, 더 많은 트랜지스터를 하나의 칩 안에 집적할 수 있고, 더 작고, 성능이 우수한 프로세서를 만들어낼 수 있습니다. 또 전력 효율성도 우수해지므로 더 얇고 가볍고, 뛰어난 성능의 초슬림 노트북이나 태블릿을 만들어낼 수 있게 됩니다. 1971년 출시된 10마이크로미터 공정의 프로세서와 올해 출시된 프로세서를 비교해봤을 때, 10마이크로미터에는 고작 2300개의 트랜지스터가 집적된 반면, 올해 출시된 제품에는 19억개의 트랜지스터가 집적돼 있습니다. 트랜지스터의 수는 50년 동안 약 82만 6000배 가량 증가하면서, 성능은 3500배 향상됐습니다. 여기에 효율성은 9만 배 증가 됐고, 비용은 6만 배 절감됐습니다.
무어의 법칙은 결코 자연의 법칙이 아닙니다. 시간이 지나면서 자연스럽게 나타난 현상이 아니라, 관련 업계 종사자들의 피나는 연구개발과 투자, 혁신적인 아이디어가 뒷받침되어 지켜진 법칙입니다. 따라서 앞으로도 반도체 및 컴퓨팅 분야의 기술 혁신을 주도하는 대표 법칙으로 계속 영향력을 발휘할 것으로 예상됩니다. 소비자들 역시 무어의 법칙이 계속 지속, 발전됨으로써, 다가올 미래에 보다 풍부한 컴퓨팅 경험을 누릴 수 있게 될 것입니다.
공상과학소설의 거장 아서 C. 클라크는 "모든 기술이 극도로 발전되면 마술과 구별하기 어렵다"고 말한 바 있습니다. 주머니 속의 스틱 컴퓨터안에 19억개의 트랜지스터가 탑재된 것을 생각해보면 이미 관련 기술은 마술처럼 보입니다.
이형근기자 bass007@ ·
도움=인텔코리아
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