전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
마켓

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 50년 반도체 지배해온 '무어의 법칙', 이제 끝났다

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

'무어의 법칙'은 2차원 반도체에 적용되는 개념
4차 산업혁명 시대엔 3차원 반도체 연구 발전시켜야

50년 반도체 산업 진리로 군림 '무어의 법칙'

지난 50년 반도체 기술과 산업의 '혁신'을 대표적으로 보여 주는 것이 '무어의 법칙'이다. 인텔의 공동 설립자인 고든 무어가 1965년 주장한 것으로 반도체 집적회로(IC. Integrated Circuit)의 집적도가 24개월 마다 두 배씩 증가한다는 법칙이다.

무어의 법칙에 따라 단위 실리콘 웨이퍼 면적 당 집적할 수 있는 반도체의 개수가 증가한다. 그러면 반도체 집적회로의 가격이 하락해, 기업 이익이 증가하고, 결과적으로 반도체를 값싸게 보급해 오늘날과 같은 인터넷, 스마트폰 시대를 가능하게 했다. 결과적으로 무어의 법칙이 지금까지의 인터넷과 스마트폰으로 대표되는 3차 산업혁명을 가능하게 하는 원동력이 됐다.

무어의 법칙에 따라 이렇게 반도체 트랜지스터와 연결선의 폭이 줄어 들면 반도체의 장점도 많다. 일단 트랜지스터 게이트의 길이가 줄어들면 반도체의 신호 처리 속도가 빨라진다. 그 결과 당연히 컴퓨터와 메모리의 대응속도가 빨라진다. 인공지능(AI)과 빅데이터를 처리하기 위해선 이 스위칭 속도가 관건이다. 무어의 법칙에 따라 이러한 IC 의 데이터 처리 속도가 끊임없이 증가해 왔다. 또, 무어의 법칙에 따라 IC의 전력 소모도 줄어든다.

'무어의 법칙'의 개념을 보여주는 그래프. 출처: 구글 이미지.


'무어의 법칙'은 이제 끝났다

최근 삼성전자는 세계 최초로 10나노급 2세대 D램인 10나노급 8Gb(기가비트) DDR4(Double Data Rate 4)를 양산하기 시작했다고 발표했다. 이러한 무어의 법칙을 지속하기 위한 반도체 업계의 노력은 필사적이다. 하지만 필자는 기업들의 이러한 기술 혁신의 높이 평가하면서도 이제 발상의 전환이 필요하다고 본다.

일단 무어의 법칙이 지속되기 어려운 몇가지 근본적인 이유가 있다. 우선 나노미터 급의 길이가 되면 트랜지스터의 크기가 원자 10개 또는 수십 개의 크기가 된다. 수소 원자의 반경 크기에 가까워진다. 따라서 더 이상 전자 공학이 아니고 원자 공학이 된다. 두 번째 이유는 전류 누설 현상이 심각해진다. 특히 DRAM 에서는 전자를 캐패시터(Capacitor)에 가둬 두어야 하는데, 너무 작은 나노 구조이다 보니, 전자가 새어 나간다. 그래서 메모리가 데이터를 오랫동안 유지해 두기 어렵다.

그러니 데이터를 계속 유지하기 위해 단위 면적당 더 많은 전자를 가두려면 DRAM 구조가 점점 더 복잡해진다. 또는 데이터를 유지하기 위해 메모리 다시 쓰기를 반복해야 한다. 당연히 컴퓨터가 느려지고, 전력 소모가 많아진다.

이러한 전류 누설 현상은 반도체 동작 온도가 올라가면 더 심해진다. 그래서 데이터 센터의 냉각 기술이 중요해지고 있다. 아예 데이터 센터 전체를 영하 296도인 액체 질소에 넣자는 논의도 있다. 마지막으로 나노미터급 반도체 공장 건설 비용이 기하급수적으로 늘어난다. 나노미터 급 DRAM 공장 하나 짓는 데 10조원 이상 규모의 투자가 들어간다.

DRAM 의 내부 구조, 출처 : 테크닉인사이트닷컴.


3차원 반도체가 답이다

수년 전 필자는 미국 인텔의 세미나에 참석하기 위해 이 회사를 방문한 적이 있다. 무어를 잠시 만나기 위해 그의 사무 공간으로 갔지만, 아쉽게 하와이 휴가 중이라 만나지 못했다. 필자는 무어의 법칙은 이제 끝났다는 사실을 알려주고자 했다

수년전 미국 캘리포니아주 산타클라라에 있는 인텔 본사를 방문해 이 회사 공동 설립자인 고든 무어 사무 공간에 들렀다. 

지금까지의 반도체는 공정의 생산성을 높이기 위해 2차원 구조를 사용해 왔다. 그래서 실리콘 웨이퍼가 평평하고 둥글게 생겼다. 이게 바로 2차원 반도체이다. 필자는 바야흐로 4차 산업혁명 시대에는 3차 원 반도체 구조가 답이라고 주장한다.

앞으로 100년의 반도체 발전 방향이다. 삼성전자와 SK 하이닉스가 인텔을 진정으로 넘어서기 위해서는 새로운 패러다임의 개척이 필요하다. 그것이 빠른 추격자 (Fast Follower) 모델에서 창조적 선구자(Creative Leader) 로 성장하는 과정이다.

 

<김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수>

 

김정호 교수.

 

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
낸드 시장도 1Q '가격 쇼크' [서울=뉴스핌] 김아영 기자 = 올해 1분기 낸드(NAND) 플래시 시장에 전분기 대비 40% 이상의 유례없는 가격 폭등이 예상된다. 인공지능(AI) 데이터센터 투자 확대로 기업용 고성능 SSD(eSSD) 수요가 폭증한 반면, 제조사들이 투자 자원을 D램(DRAM)에 집중하면서 발생한 심각한 공급 부족이 가격 상승을 견인하고 있다. 특히 북미 클라우드 업체들의 수요가 몰리는 기업용 SSD는 최대 58%까지 가격이 상승할 것으로 보여 상반기 내내 강세가 지속될 것으로 분석된다. SK하이닉스가 세계 최초로 양산한 모바일용 낸드 설루션 제품 'ZUFS 4.1' [사진=SK하이닉스] 3일 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면, 1분기 기가바이트(GB)당 낸드 플래시 평균 가격은 40% 인상될 전망이다. 특히 공급 우선순위에서 밀린 소비자용 제품의 타격이 크다. PC에 쓰이는 저사양 128GB 제품은 최근 50% 수준의 프리미엄이 붙어 거래되고 있다. 이러한 수급 불균형은 주요 공급사들이 AI 서버용 물량을 우선 배정하며 소비자용 생산을 감축한 영향이 크다. 여기에 작년 12월 마이크론이 리테일 사업 철수를 발표한 점도 시장 불안을 키우고 있다. 최정구 카운터포인트 수석 연구원은 "4분기 디램에서 보았던 레거시 디램 가격 폭등이 1분기 낸드에서 재현되는 양상"이라고 언급했다. 현재 삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론이 증설을 추진 중이나 실제 양산까지는 시차가 존재한다. 작년 가동한 키옥시아의 기타카미(Kitakami) 팹2 역시 올해 하반기에야 생산량에 유의미한 기여를 할 것으로 보여, 단기적인 가격 강세는 불가피할 전망이다. 업계에서는 특히 북미 클라우드 서비스 제공업체(CSP)의 주문이 집중되면서 기업용 SSD 가격은 이번 분기에만 전 분기 대비 53~58% 급등할 것으로 예상한다. 데이터 저장장치인 낸드가 AI 메모리 열풍의 한 축으로 부상하며 기업용 시장을 중심으로 강력한 가격 상승 압박을 받는 것으로 분석된다. aykim@newspim.com 2026-02-03 14:57
사진
올해부터 제헌절도 '쉰다' [서울=뉴스핌] 김미경 기자 = 7월 17일 제헌절이 올해부터 다시 공휴일이 된다. 공휴일에서 제외된 2008년 이후 18년 만이다. 인사혁신처는 3일 제헌절을 공휴일로 지정하는 내용을 담은 공휴일에 관한 법률 개정안의 공포안이 국무회의에서 의결됐다고 밝혔다. 이 법안은 공포 3개월 뒤부터 시행된다. 이재명 대통령이 지난해 7월 15일 서울 용산 대통령실에서 31회 국무회의를 주재하고 있다. [사진=청와대] 제헌절은 대한민국 헌법이 공포된 1948년 7월 17일을 기념하는 날이다. 1949년 국경일·공휴일로 지정됐으나 '주5일제' 도입 이후 공휴일을 조정하면서 2008년에 공휴일에서 제외됐다. 이재명 정부는 헌법 정신을 되돌아보는 계기를 마련하고자 제헌절을 공휴일로 재지정하는 방안을 추진, 지난달 29일 국회 본회의에서 공휴일법 개정안이 통과됐다. 개정된 공휴일법이 시행되면 5대 국경일(3·1절, 제헌절, 광복절, 개천절, 한글날)이 모두 공휴일이 된다. 인사처는 '관공서의 공휴일에 관한 규정' 개정 등 후속 조치를 신속히 추진할 계획이다. the13ook@newspim.com 2026-02-03 16:37
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동