[반도체 물성, 물리전자] 반도체 소자의 Scaling Down 그리고 무어의 법칙(Moore's Law)

반도체는 더욱 많은 데이터를 한 번에 많이 처리하고 저장하기 위해 발전을 해오고 있습니다. 그리고 단순히 많은 데이터를 컨트롤한다는건 그리 어려운 문제는 아닙니다. 초기 컴퓨터인 애니악이 엄청나게 거대한 몸집을 가졌듯이 물리적으로 소자를 더 크게 만들면 되기 때문이죠. 하지만, 산업이 원하는 방향은 그것이 아닙니다. 더 가벼운 전자기기 그리고 더 얇은 디바이스 두께, 베젤 등... 과 같이 소자의 사이즈도 같이 줄여가야하는 것이 가장 큰 문제이죠. 

Scaling Down은 무엇일까?

반도체를 공부하다보면 Scaling Down이라는 용어가 매우 잦게 등장합니다. 대략적으로 소자의 사이즈가 줄어드는 것을 의미한다는 것은 알겠는데 정확히 무엇을 의미하는 것일까요?

출처 : Intel

Scaling Down은 정확히 3차원 방면으로 사이즈가 모두 줄어드는 것을 의미합니다. 높이만 혹은 폭만 줄어드는 것이 아니라 전체적인 사이즈가 3차원 방면으로 모두 줄어드는 것이죠. 현재는 nanoscale의 단위 까지도 두께가 줄어들고 있습니다. 

Scaling Down이라고 하면 빠질 수 없는 것이 Moore's Law(무어의 법칙)입니다. 2년마다 칩에 들어가는 Transistor의 개수는 2배가 될거라는 예상이죠. 1965년에 고든무어가 경험적인 관찰로 내놓은 법칙이지만 최근들어서는 무어의 법칙을 따라가지 못하는 모습을 보이기도 했죠. 

엔비디아와 인텔이 생각하는 무어의 법칙도 서로 상이합니다. 서로 이해관계가 다르게 얽혀있는 입장이기 때문에 무어의 법칙을 바라보는 시각도 다른 것이죠.

(좌) 출처 : 연합뉴스 / (우) 출처 : 인텔

엔비디아의 CEO인 젠슨 황(Jensen Huang)은 "무어의 법칙은 죽었다."라고 이야기 할만큼 무어의 법칙에 동의하지 않는 듯한 입장을 내비쳤습니다. GPU를 판매하는 입장에서 칩의 가격이 계속해서 저렴해질 것이라고 예측하는 무어의 법칙에 동의하지 않을 수 밖에 없는 입장이죠. GPU를 판매하는 = 트랜지스터를 판매하는 회사니까요.

인텔의 CEO인 펫 겔싱어는 "무어의 법칙은 살아있고 건강하다"라고 이야기 했습니다. 무어의 법칙을 만든 고든 무어가 인텔의 창립자 중 한명이기 때문에 선대의 의견을 이어가려는 의미도 있습니다. 하지만, 단순히 그것뿐만이 아니죠. 인텔은 저희가 아는 칩을 판매하는 회사 뿐만아니라, 칩을 직접만드는 파운드리도 가지고 있습니다. 그리고 그 파이를 점점 더 키워가면서 TSMC와 삼성전자를 위협하고 있죠. 그 과정에서 트랜지스터를 더 작게 만들고 더 많이 만들어야하는 인텔의 입장에서는 무어의 법칙을 따라가는 것이 이상적이죠.