무어의 법칙

손톱만 한 칩에 작은 세상을 집어넣어요

집 크기는 그대로인데 가구와 방을 2년마다 2배씩 더 촘촘하게 배치하는 마법을 상상해 보세요.

컴퓨터의 핵심 부품인 마이크로칩은 전기를 켜고 끄며 신호를 만드는 스위치, 즉 트랜지스터로 채워져 있어요. 이 스위치의 크기를 줄여서 같은 면적에 더 많이 채워 넣을수록 컴퓨터는 더 똑똑해지고 전기도 덜 쓰게 돼요.

반도체 회사들은 실제로 이 스위치를 믿기 힘들 만큼 빠르게 줄여왔어요. 그 덕분에 과거에 건물 한 채를 가득 채우던 거대한 컴퓨터의 성능을 이제는 손톱만 한 칩 하나에 모두 담아 주머니 속 스마트폰으로 쓸 수 있게 되었어요.

기술의 발전 속도가 워낙 빨라서, 컴퓨터의 성능은 해마다 계단을 하나씩 오르는 게 아니라 2배, 4배, 8배로 껑충껑충 뛰어올랐어요.

물리 법칙이 아니라 기술자들의 결심이었어요

흔히 '법칙'이라고 하면 지구가 사과를 당기는 중력처럼 자연의 절대적인 규칙을 떠올리기 쉬워요.

하지만 무어의 법칙은 과학적인 자연 현상이 아니에요. 미국의 반도체 회사 인텔의 공동 창업자인 고든 무어가 1965년에 과거의 발전 추세를 보고 발표한 예측이자 통계적 관찰이었어요. 그는 칩에 들어가는 부품 수가 1년(나중에 2년으로 수정)마다 2배씩 늘어날 것이라고 내다보았죠.

놀라운 점은 이 예측이 나온 뒤의 일이에요. 전 세계의 반도체 연구원과 엔지니어들은 이 말을 자연 법칙이 아니라 반드시 달성해야 하는 마감 기한이자 도전 과제로 받아들였어요. 경쟁에서 뒤처지지 않기 위해 모든 회사가 이 속도에 맞춰 신기술을 쏟아부었고, 결국 무어의 법칙은 업계 전체를 이끈 거대한 목표 달성표가 되었어요.

조금 더 정확히 말하면: 왜 한계에 부딪혔을까요?

아무리 기술이 발전해도 도화지에 글씨를 무한정 작게 쓸 수는 없듯이, 반도체 회로를 줄이는 일에도 끝이 찾아오고 있어요.

부품을 계속 줄이다 보니 이제는 회로의 굵기가 원자 몇 개 크기 수준으로 얇아졌어요. 이렇게 너무 미세해지면 전자가 정해진 길을 벗어나 옆길로 새어 나가는 현상(양자 터널링)이 일어나고, 열이 너무 많이 발생해 칩이 고장 날 위험이 커져요. 즉 원자 크기 수준에 다다른 물리적 한계 때문에 예전처럼 2년마다 2배씩 칩을 줄이기가 매우 어려워졌어요.

그래서 오늘날의 기술자들은 부품을 무작정 좁게 까는 대신, 아파트처럼 위로 층층이 쌓아 올리거나 인공지능 전용 칩처럼 특정 작업에 특화된 새로운 구조를 만들며 한계를 뛰어넘고 있어요.