무어의 법칙 란 무엇인가요?

무어는 페어차일드 반도체에서 근무하던 1965년, 《일렉트로닉스 매거진》에 훗날 ‘무어의 법칙’으로 알려지게 될 관찰 결과를 처음 발표했다. 해당 기사의 원고는 여기에서 확인할 수 있다.

캘리포니아주 마운틴뷰에 위치한 컴퓨터 역사 박물관에 따르면, “무어의 법칙”이라는 용어는 1975년경 캘리포니아주 패서디나에 있는 캘리포니아 공과대학(Caltech)의 카버 미드 교수가 처음 사용했습니다. 미드 교수는 현재 캘텍에서 고든 앤 베티 무어 공학 및 응용과학 명예교수직을 맡고 있습니다. 미드 교수는 40년 넘게 캘텍에서 강의해 왔습니다. 그의 초기 연구는 무어의 법칙이 예측한 바를 바탕으로 한 첨단 반도체 설계의 토대를 마련했습니다.

반도체 공정 기술은 항상 복잡성을 더해 왔습니다. 이러한 현상은 무어의 법칙을 견인해 온 ‘혁신의 원동력’이었습니다. 최근에는 복잡성의 증가 속도가 더욱 가속화되고 있습니다. 트랜지스터는 이제 직관과 반대되는 거동을 보이는 3차원 소자로 진화했습니다. 첨단 공정 기술의 극히 미세한 피처 크기로 인해, 실리콘 웨이퍼 위에 이러한 피처를 정확하게 재현하기 위해서는 다중 노광(멀티패터닝) 공정이 필요하게 되었습니다. 이로 인해 설계 공정의 복잡성이 상당히 가중되었습니다.

이러한 모든 복잡성으로 인해 무어의 법칙은 본질적으로 “둔화”되었습니다. 새로운 공정 노드로의 전환은 여전히 가능한 선택지이지만, 그 과정에서 수반되는 극도의 복잡성과 비용으로 인해 전환 속도가 느려졌습니다. 게다가, 새로운 공정 노드가 도입될 때마다 집적도, 성능, 전력 절감 측면에서 예전만큼 획기적인 성과를 내지 못하고 있습니다. 반도체 공정 기술의 발전은 분자 수준의 한계에 다다르고 있으며, 이로 인해 무어의 법칙이 가져다주던 기하급수적인 이점이 둔화되고 있습니다.

무어의 법칙이 둔화되면서 많은 사람들이 “무어의 법칙이 드디어 끝나는 것인가?”라고 묻고 있습니다. 하지만 사실 그런 일은 일어나지 않고 있습니다. 무어의 법칙은 여전히 기하급수적인 발전을 가져오고 있지만, 그 성과가 나타나는 속도는 더 느려지고 있을 뿐입니다. 그러나 기술 혁신의 속도는 결코 느려지고 있지 않습니다. 오히려 초연결성, 빅데이터, 인공지능 애플리케이션의 폭발적인 확산으로 인해 혁신의 속도는 더욱 빨라졌으며, 제공되는 기술에 있어 “무어의 법칙식” 개선에 대한 필요성도 더욱 커졌습니다.

오랜 세월 동안, 미세화 복잡성은 무어의 법칙과 반도체 산업의 기하급수적인 기술 성장을 주도해 왔습니다. 단일 칩의 미세화 속도가 둔화됨에 따라, 업계는 기하급수적인 성장을 유지하고 기술 발전이 지속적으로 이루어져 미래의 수요를 충족시킬 수 있도록 하기 위해 다른 혁신 방안을 모색하고 있습니다.