반도체 산업을 위한 고든 무어(Gordon Moore)의 황금률, 무어의 법칙의 과거와 현재 그리고 미래

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권경욱 기자 0   0

무어의 법칙(Moore’s Law)은 약 2년마다 최소한의 비용 증가로 반도체 집적회로에 집적할 수 있는 트랜지스터 숫자가 두 배씩 증가한다는 관측이다. 


인텔 공동 창립자인 고든 무어는 1965년 발표한 논문에서 향후 10년 간 매년 트랜지스터가 두 배로 증가할 것이라고 예측했다. 그 후 10년 뒤인 1975년, 고든 무어는 이를 2년 마다 두 배로 증가한다고 수정했다. 새로운 트렌드를 기반으로 한 이 추정치는 약 60년 가까이 반도체 산업의 기본 원칙이 되어 왔다.  


경험적 관찰로 시작한 무어의 법칙은 인텔과 경쟁업체들이 계속해서 달성해야 하는 목표이자 동기 부여가 되었다. 무어의 법칙은 과학 법칙, 즉 자연현상이 아니다. 고든 무어 자신도 무어의 법칙이라는 명칭에 크게 신경 쓰지 않으며, 그의 논문에 ‘무어의 법칙’이란 용어를 포함한 바 없다고 언급했다. 오히려 무어의 법칙은 지속을 위해서는 혁신과 기술 발전에 의존하는 미래에 대한 예측이라 볼 수 있다. 


지난 수년 간 많은 사람들이 무어의 법칙은 끝났다고 예측해 왔는데, 이는 현재 보유한 기술의 한계로 인해 혁신의 종말이 불가피하다는 점을 의미한다. 인간은 무언가를 점점 더 작게 만들 수 있지만 물리적인 한계에 도달할 수밖에 없다. 그렇다면 다른 방식의 혁신이 필요하다. 첨단 패키징 기술과 새로운 소재를 통해 무어의 법칙은 지속된다.



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인텔 트랜지스터 혁신 타임라인 


반도체 산업은 지난 수십 년 동안 점점 더 작은 칩에 더 많은 트랜지스터를 집적하기 위해 끊임없는 혁신을 거듭해왔고, 무어의 법칙을 유지해왔다. 인텔 엔지니어와 과학자들은 칩의 크기가 원자 크기 수준으로 축소하면서 발생하는 물리학의 한계를 끊임없이 마주했고 이를 극복해왔다. 위에 보이는 타임라인은 시작에 불과하다. 인텔 20A 및 인텔 18A와 함께 리본펫(RibbonFET)과 파워비아(Powervia)를 공개한 후, 이미 개발 중인 새로운 후속 공정을 통해 전력, 성능, 집적도 면에서 추가적인 개선점을 제공할 것이다. 


현재의 무어의 법칙: 인텔이 미래를 구현하기 위해 혁신하는 방법



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세 가지 연구 분야의 혁신은 미래에도 더욱 강력한 컴퓨팅을 위한 기본 구성 요소를 제공할 것이다. 


무어의 법칙을 지속하기 위한 현재의 노력은 1960~70년대와는 많이 다른 모습을 띄고 있다. 인텔 기술 개발 그룹 산하 연구 부서인 컴포넌트 연구 그룹은 미래에 더욱 강력한 컴퓨팅을 제공하기 위한 기본 구성 요소와 향후 방향성을 지난 2021년 제시했다. 여기에는 필수적인 스케일링 기술, 실리콘의 한계 확장 및 물리학의 새로운 개념 연구 등이 포함된다. 2025년 이후 무어의 법칙을 지속하기 위한 인텔의 혁신은 홈페이지에서 확인할 수 있다.



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무어의 법칙: 디바이스 당 트랜지스터의 수: 과거, 현재, 미래 


2022년 12월, 인텔은 트랜지스터 발명 75주년을 맞아 패키징과 실리콘의 경계를 허무는 새로운 재료와 공정을 확인했음을 발표하고, 단일 패키지에 1조개의 트랜지스터를 집적하는 등 무어의 법칙을 지속하기 위한 혁신을 공개했다. 인텔의 소재 혁신은 원자 3개 두께의 초박형 신규 물질을 활용해 트랜지스터 확장을 달성할 수 있는 실용적인 설계 방안을 공개했다. 


인텔의 기술 개발 담당 총괄이자 부사장인 앤 켈러허 박사(Dr. Ann Kelleher)는 인텔은 공정, 패키징, 아키텍처 혁신을 통해 무어의 법칙을 지속할 것이라고 말했다. 켈러허 박사는 최근 발표한 무어의 법칙의 현재와 미래 제목의 논문에서 “아키텍트와 설계자들이 무어의 법칙을 지속할 수 있는 새로운 도구로 첨단 패키징이 떠올랐다”며 “인텔은 향후 10년 이상 무어의 법칙을 유지할 수 있다는 확신을 갖게 만든 완전한 연구 파이프라인을 보유하고 있다”고 적었다.



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타히르 가니(Tahir Ghani) 인텔 선임 연구원 겸 프로세스 패스파인딩 디렉터는 인텔이 차세대 트랜지스터 기술을 개발해 무어의 법칙을 실현하는데 기여하고 있다. 그는 인텔에서 “미스터 트랜지스터”로 불리며, 1,000개가 넘는 특허로 2022년 올해의 인텔 발명가로 선정됐다.(비디오 보기)


무어의 법칙의 역사



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일렉트로닉스 매거진이 고든 무어에 미래에 대한 비전을 문의하는 최초 요청서. 그 결과 1965년 발표된 논문에서 무어의 법칙이 처음으로 제시됨 


무어의 법칙의 개요를 완성한 최초의 논문은 1965년 4월 19일, 전자공학 잡지 38권 8호에 게재됐다. 당시 편집자였던 루이스 H. 영은 전자공학 전문가들에게 편지를 보내 미래에 대한 비전을 8~10 페이지 분량으로 작성해 달라고 요청했다. 고든 무어가 작성한 논문은 여기에서 확인할 수 있다.



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왼쪽부터 인텔 공동 창립자 고든 무어(Gordon Moore)와 로버트 노이스(Robert Noyce) 및 첫 번째 직원 앤디 그로브(Andy Grove)  


고든 무어는 누구였는가. 이름 그대로 무어의 법칙을 제시한 인텔의 공동 창립자 중 한 명으로, 인텔의 최장수 CEO이자 회장 및 자선사업가이다. 고든 무어를 수식하는 단어는 매우 다양하다. 인텔 내부 기록과 실리콘밸리에서 오래 활동한 저널리스트이자 “인텔 트리니티(The Intel Trinity)”의 저자 마이클 말론(Michael S. Malone)과의 인터뷰를 바탕으로 작성된 고든 무어에 대해 알아야 할 5가지 사항을 통해 고든 무어와 관련한 자세한 내용을 확인할 수 있다. 


고든 무어는 지난 2023년 3월 24일 하와이 소재 자택에서 작고했다.



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고든 무어는 2015년 인텔 창립 50주년을 맞아 ‘무모한 추론(wild extrapolation)’이라고 불렀던 무어의 법칙은 ‘예상했던 것보다 훨씬 더 정확했다’는 자신의 생각을 공유했다. 이 법칙을 무어의 법칙으로 명명한 사람은 누구일까.(고든 무어가 이 질문에 대해 직접 답해준다.)


가장 유서깊은 IT회사 중 하나인 인텔의 역사는 혁신, 기술의 발전, 획기적인 성과로 가득하다. 인텔의 아카이브는 인텔 디지털 보관소(Virtual Vault)에서 확인할 수 있다.

 

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