무어의 법칙은 끝났는가? 포스트 실리콘 시대의 생존 전략
1965년, 인텔의 공동 창업자 고든 무어(Gordon Moore)는 "반도체 집적회로의 성능은 24개월마다 2배로 증가한다"는 경험칙을 제시했다. 이른바 '무어의 법칙(Moore's Law)' 이다. 지난 반세기 동안 이 법칙은 IT 산업을 지탱하는 절대적인 진리이자, 엔지니어들이 반드시 달성해야 하는 마일스톤(Milestone)이었다. 하지만 현재, 반도체 산업은 물리적 한계라는 거대한 장벽 앞에 서 있다. 회로 선폭이 나노미터(nm) 단위를 넘어 원자 단위인 옹스트롬(Å) 시대로 진입하면서, 기존의 스케일링(Scaling) 방식은 더 이상 유효하지 않다는 비관론이 대두되고 있다. 본 리포트에서는 무어의 법칙이 직면한 공학적 난제와 이를 극복하기 위해 태동하고 있는 '포스트 실리콘(Post-Silicon)' 시대의 핵심 기술 전략을 심층 분석한다. 1. 미세 공정의 물리적 한계와 경제적 딜레마 반도체 미세화가 한계에 봉착한 근본적인 원인은 '양자 터널링 효과(Quantum Tunneling Effect)' 와 '발열 제어의 불가능성' 에 있다. 회로의 선폭이 3nm 이하로 좁아지면, 전자가 게이트(Gate)의 통제를 벗어나 제멋대로 이동하는 누설 전류(Leakage Current) 현상이 발생한다. 이는 칩의 전력 효율을 급격히 떨어뜨리고 발열을 심화시킨다. 과거에는 공정을 미세화할수록 성능은 오르고 전력 소모는 줄어드는 '데나드 스케일링(Dennard Scaling)'이 적용되었으나, 이제 그 공식은 깨진 지 오래다. 더 큰 문제는 경제성 이다. 2nm 공정을 구현하기 위한 EUV(극자외선) 노광 장비와 팹(Fab) 건설 비용은 천문학적으로 치솟고 있다. 칩을 작게 만드는 비용이 칩의 성능 향상으로 얻는 이익을 초과하는 순간, 무어...