1957년, 여덟 명의 과학자들이 사진 장비 회사 사장인 셔먼 페어차일드의 지원을 받아 페어차일드 반도체를 설립했습니다. 7년 후, 페어차일드의 창립자 중 한 명인 무어는 반세기 동안 사용되어 온 유명한 "무어의 법칙"을 제안했습니다. 이 법칙은 집적 회로에 집적할 수 있는 트랜지스터의 수가 18개월마다 두 배로 증가한다는 것입니다. 다시 말해, 프로세서의 성능은 2년마다 두 배로 증가하며 앞으로 수십 년 동안 계속해서 향상될 것이라는 의미입니다.

(사진: 페어차일드 컴퍼니의 여덟 명의 창립자)

그 후 무어는 반도체 회사인 "왐포아 군사학교" 페어차일드 컴퍼니를 떠나 동료 노이스와 함께 인텔을 설립했습니다.

무어의 법칙은 자연과학 법칙은 아니지만, 정보 기술 발전 속도를 어느 정도 보여주는 법칙입니다. 특히 지난 수십 년간의 반도체 개발 분야에서는 이 법칙이 매우 정확하게 들어맞았습니다.

21세기 첫 10년이 지나면서 무어의 법칙 예측이 거의 정확해졌음을 알 수 있습니다. 50년 후, 이 법칙을 제안한 고든 무어는 한 인터뷰에서 "이것은 그저 대담한 추측일 뿐입니다. 하지만 이후 이 추론은 반도체 산업의 발전을 이끌고 지배했으며, 저는 안심했습니다."라고 말했습니다.

어떤 것을 법칙이라고 부를 때, 그것은 실제로 특정한 조건 하에서 특정한 변화 과정을 겪는 사물들 사이의 필연적인 관계를 반영하는 객관적인 법칙에 대한 과학적 요약을 의미합니다. 하지만 법칙은 다른 조건에서는 성립하지 않거나 부정확할 수 있습니다. 어떤 이론도 우주의 모든 것을 설명할 수 없으며, 완전히 옳은 이론도 없습니다.

무어의 법칙은 그가 제안한 후 실제로 수정되었습니다. 1975년 IEEE 국제 전자 부품 학회에서 무어는 수정안을 제출했는데, 그 내용은 향후 10년 동안 기술 개발에 사용되는 장비가 점점 더 비싸짐에 따라 "매년 두 배 증가" 법칙이 18개월마다 두 배 증가로 둔화될 것이라는 것이었습니다.(편집자 주: 이러한 변화로 인해 현재 흔히 쓰이는 "18개월"이라는 표현이 생겨났는데, 원래는 12월을 의미하며 매년 한 번씩 갱신되는 것이었습니다.).

(사진: 무어는 1975년에 해당 법을 18~24개월로 개정했다)

21세기 첫 10년 동안, 이 법칙에 대한 도전이 시작되었는데, 그 시작은 2007년 인텔이 제안한 "틱톡(Tick-Tock)" 모델이었다.(편집자 주: 인텔의 개발 주기. 틱톡(Tick-Tock)은 시계추의 원리에서 유래했으며, 시계가 매초 "똑딱" 소리를 낸다는 의미입니다. 인텔은 2년마다 프로세서 아키텍처를 업그레이드 변경합니다. 틱(Tick) 주기에는 프로세서 제조 공정을 변경하고, 톡(Tock) 주기에는 제조 공정 내의 아키텍처를 변경합니다.)2016년 "PAO" 모델(편집자 주: 인텔이 제안한 개발 주기입니다. 프로세스 기술(PROCESS) - 아키텍처 업데이트(ARCHITECTURE) - 최적화(OPTIMIZATION)의 3단계 전략으로 구성되어 있으며, 첫 글자는 "PAO"입니다.)코어 프로세서는 공정 기술 업그레이드에 있어 기존의 정해진 경로를 엄격하게 따르지 않았으며, 무어의 법칙으로 정의되는 실리콘 트랜지스터 수의 주기적인 지수적 증가에서 점차 벗어났습니다. 2015년 인텔은 10nm 제조 공정이 그해 말까지 양산에 도달할 수 없을 것이라고 인정했습니다.

(사진: 수정된 무어의 법칙)

그렇다면 2016년 이후 코어 프로세서의 제조 과정을 보면 CPU 제조 속도가 실제로 느려지고 있는 것은 분명합니다. 단지 "+" 접미사가 두 번만 사용되었을 뿐인데, 이 때문에 업계에서는 인텔이 마치 치약을 짜는 것 같다는 농담까지 합니다. 그렇다면 프로세서 제조 공정을 방해하는 정확한 요인은 무엇일까요?

먼저, Advanced Chemistry는 지수적 성장이 끝을 맞이한다는 점을 지적합니다. lg2=0.3이라는 것은 트랜지스터 수가 10년마다 100배씩 증가한다는 것을 의미합니다. i9 9900K에는 약 3.2억 개의 트랜지스터가 있습니다. 앞으로 70년 후에는 트랜지스터 수가 CPU를 구성하는 원자의 수를 넘어설 것입니다.

원자는 가장 작은 입자이며, 트랜지스터는 화학적 인쇄 방식으로 만들어지기 때문에 원자 크기를 넘어설 수 없습니다. 화학적 변화를 통해 원자보다 작은 입자를 인쇄하는 것은 불가능하며, 이것이 실리콘(Si) 트랜지스터의 성장을 제한하는 가장 근본적인 이유입니다.

게다가 경제적 요인을 고려해 보면, 점점 더 엄격해지는 제조 공정으로 인해 연구 개발 비용이 증가하고 있으며, 더욱 발전된 공정의 각 세대를 개발하는 데에는 막대한 자금이 필요합니다. 인텔이 웨이퍼 제조 공장 건설에 20억 달러를 투자했다는 이전 소식처럼, 그 비용은 엄청났고 한동안 큰 화제가 되었습니다.

무어의 법칙은 더 이상 인텔만의 이론이 아니라 전자 기술 발전에 실질적인 영향을 미치고 있습니다. 하지만 엔비디아 CEO 젠슨 황처럼 "무어의 법칙은 끝났다"고 주장하는 제조사들과는 달리, AMD와 ASML은 여전히 ​​무어의 법칙이 유효하다고 믿고 있습니다. 올해 ASML 개발 부사장 토니 옌은 로이터와의 인터뷰에서 무어의 법칙에 대한 자신의 견해를 밝혔습니다. "많은 사람들이 무어의 법칙이 끝났거나 속도가 느려졌다고 말하지만, 저는 그렇지 않다고 생각합니다. ASML의 관점에서 볼 때, 무어의 법칙은 앞으로 10년, 어쩌면 그 이상 지속될 수 있습니다. 그리고 칩 면적 축소 또한 최소 10년은 더 지속될 수 있을 것입니다."

(사진: NVIDIA의 황런쉰 CEO는 GTC에서 "무어의 법칙은 끝났다"라고 말한 적이 있다.)

반도체 산업이 무어의 법칙에 따라 계속 발전한다면 중국의 반도체 기술은 결코 기존 강자들을 따라잡을 수 없을 것이다. 하지만 무어의 법칙이 점차 한계를 드러내면서 중국은 반도체 국산화라는 기회를 얻게 되었다.

일부 응용 칩 분야에서 중국 기업들은 상당한 진전을 이루었습니다. 예를 들어, 화웨이의 하이실리콘 키린은 휴대폰 칩 업계의 최상위권에 진입했습니다. 또한, 아마프의 적외선 탐지기 칩은 기술 수준에서 유럽을 능가하며 미국 기업들과 어깨를 나란히 하고 있습니다. 중국은 군용 적외선 탐지기 핵심 기술을 확보한 세계 5대 국가 중 하나가 되었습니다.

기술적인 측면에서, 2월 25일 칭화대학교 공학물리학과 탕촨샹 교수 연구팀과 독일 연구팀이 세계 최고 학술지 네이처에 "정상 상태 마이크로번칭 원리의 실험적 증명"이라는 제목의 논문을 발표했습니다. 이 논문은 새로운 유형의 입자 가속기 광원인 "정상 상태 마이크로번칭(SSMB)"의 원리 검증 실험 결과를 최초로 보고하는 것입니다. 현재 칭화대학교는 국가 차원에서 SSMB 극자외선 광원 구축 사업을 적극적으로 지원하고 추진하고 있습니다. 칭화대학교 SSMB 연구팀은 국가발전개혁위원회에 "정상 상태 마이크로번칭 극자외선 광원 연구 장치" 사업 제안서를 제출하여 제14차 5개년 계획 기간 중 국가 주요 과학기술 기반 시설 사업으로 지정되도록 추진해 왔습니다.(출처: 칭화대학교)

(사진: 칭화대학교 공식 웹사이트)

중국의 반도체 기술은 유럽과 미국에 뒤처져 있으며, 이제는 따라잡는 것만이 유일한 목표입니다. "포스트 무어 인텔리전스"에서 언급했듯이, 그들은 여전히 ​​"포스트 무어" 시대의 해결책을 만들어야 합니다.

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