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
애플 폴더블 출격에 삼성 '흔들' [서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 애플이 올 하반기 폴더블 스마트폰 출시를 예고하면서, 삼성전자의 시장 점유율이 하락할 수 있다는 전망이 나왔다. 14일 카운터포인트리서치는 올해 북미 폴더블 시장이 전년 대비 48% 성장하는 가운데, 애플이 점유율 46%를 확보할 것으로 내다봤다. 북미 폴더블 스마트폰 시장 점유율 전망 [사진=카운터포인트리서치] 이에 따라 삼성전자의 점유율은 지난해 51%에서 올해 29%로 낮아질 것으로 예상했다. 애플이 프리미엄 시장과 기존 아이폰 사용자 기반을 바탕으로 수요를 흡수하면서 경쟁 강도가 높아질 것이란 분석이다. 삼성전자는 이에 대응해 화면을 넓힌 '와이드형' 갤럭시 Z 폴드 등 라인업 확장을 준비하고 있지만, 애플의 본거지인 북미 시장에서 차별화된 경쟁력을 확보하는 데는 부담이 따를 것이라고 봤다. 삼성전자는 오는 7월 새 폴더블 시리즈 공개를 앞두고 있다. 카운터포인트리서치는 애플의 진입이 폴더블 시장 확대와 동시에 기존 안드로이드 수요 일부를 흡수할 것으로 전망했다. syu@newspim.com 2026-04-14 17:23
사진
김건희, 尹 대면 법정서 증언 거부 [서울=뉴스핌] 홍석희 기자 김영은 기자 = 김건희 여사가 14일 윤석열 전 대통령의 '여론조사 무상 제공' 의혹 재판에 출석해 윤 전 대통령과 처음으로 법정에서 대면했다. 김 여사는 증인 선서를 마친 직후부터 증언을 거부했고, 윤 전 대통령은 옅은 미소를 띤 채, 김 여사를 바라봤다. 서울중앙지법 형사합의33부(재판장 이진관)는 이날 정치자금법 위반 혐의를 받는 윤 전 대통령과 명태균 씨 사건의 속행 공판을 열었다. 김 여사는 이날 오후 2시 8분께 검정색 수트를 차림으로 법정에 들어섰다. 윤 전 대통령은 증인석에 착석한 김 여사를 확인하고, 증인 선서를 이어가는 김 여사를 지그시 바라봤다. 김건희 여사가 14일 윤석열 전 대통령의 '여론조사 무상 제공' 의혹 재판에 출석해 윤 전 대통령과 처음으로 법정에서 대면했다. 사진은 지난 8월 김 여사가 서울 서초구 서울중앙지법에서 열린 구속 전 피의자 심문에 출석하는 모습. [사진=사진공동취재단] 이후 김 여사는 오후 2시 11분께부터 증언을 거부하는 입장을 보였다. 윤 전 대통령은 옅은 미소를 유지하며 김 여사를 바라봤다. 이번 공판에서는 김 여사와 함께 김태열 전 미래한국연구소장에 대한 증인신문이 예정돼 있다. 윤 전 대통령은 지난해 7월, 김 여사는 같은 해 8월 각각 내란 특별검사팀(특별검사 조은석)과 김건희 특별검사팀(특별검사 민중기)에 의해 구속기소됐다. 이후 두 사람은 별도로 수감돼 재판을 받아오면서 법정에서 직접 마주한 적은 없었다. yek105@newspim.com   2026-04-14 14:53
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