[새전북신문]
우리가 매일 사용하는 스마트폰과 컴퓨터, 자동차와 인공지능을 움직이는 반도체. 흔히 반도체의 역사는 20세기 트랜지스터의 발명에서 시작되었다고 생각한다. 그러나 '반도체 빅히스토리 - 통섭으로 읽는 인류의 기록 DNA(지은이 박근주, 펴낸 곳 동아시아)'는 훨씬 더 긴 시간 축에서 반도체를 바라본다. 동굴 벽화에서 점토판과 파피루스, 죽간과 종이, 금속활자와 근대 인쇄술을 거쳐 실리콘 웨이퍼에 이르기까지, 인류가 끊임없이 해온 기록·복제·전달 기술의 연장선에 반도체가 있다고 본다.
또한 이 책은 반도체를 20세기에 등장한 전자공학의 산물로만 보지 않는다. 인류가 수천 년에 걸쳐 발전시켜 온 기록문화와 인쇄술, 제조 기술과 집단지성이 응축된 문명사적 결과물로 해석한다. 특히 인쇄술과 반도체 제조 공정의 구조를 비교하고, 한국·중국·대만·일본·네덜란드·영국·미국 등이 오늘날 세계 반도체 산업에서 서로 다른 분야에 강점을 보이는 현상을 각국의 문화유산과 지식 생산 방식, 제조 전통을 통해 살펴본다.
오늘날 세계 반도체 산업에서 국가별 역할이 뚜렷하게 나뉘는 현상을 각 나라가 축적해 온 기록문화와 제조 전통이라는 관점에서 살펴본다. 한국의 금속활자와 대량 기록 문화에서는 메모리 반도체의 정밀 복제와 대량 생산을, 중국의 금속 주조와 공정 기록에서는 대만 파운드리 산업의 표준화와 제조 역량을 읽는다. 일본의 와시에서는 극도의 균일성과 순도를 요구하는 실리콘 웨이퍼와 반도체 소재 산업을, 네덜란드의 정밀 인쇄·광학·측정 문화에서는 ASML의 리소그래피를 살펴본다. 영국의 논리학과 개념화 전통은 ARM의 설계 IP와, 미국의 정보과학은 EDA와 반도체 설계 플랫폼으로 이어서 바라본다.
다만 이러한 유사성이 곧 직접적인 인과관계를 의미하는 것은 아니다. 현대 산업에는 국가 정책과 자본, 전쟁과 교육, 시장의 변화, 기업가의 선택과 기술적 돌파 등 수많은 요인이 복합적으로 작용한다. 이 책에서 말하는 ‘문명의 DNA’ 역시 모든 것을 설명하는 인과 법칙이 아니다. 서로 멀리 떨어져 보였던 기술사와 문화사를 연결하여 오늘날의 반도체 산업을 바라보는 하나의 해석 틀에 가깝다.
고전적인 인쇄술은 판에 새긴 정보나 문양을 먹이나 잉크 등의 매개체를 통해 종이 같은 물질 위에 옮겨 대량으로 복제하는 기술이다. 반도체 리소그래피 역시 본질적으로는 포토마스크에 담긴 회로 패턴을 빛이라는 에너지를 이용해 감광액이 도포된 실리콘 웨이퍼 위로 전사하는 기술이다.
책은 인쇄술과 반도체 제조를 네 가지 핵심 요소로 나누어 비교한다. 인쇄술의 목판과 금속활자에 해당하는 원판(Matrix)은 반도체에서 포토마스크가 된다. 먹과 잉크 같은 색료(Ink)는 빛에 반응하는 감광액(Photoresist)으로 바뀌고, 정보를 받아들이는 종이라는 피인쇄체(Substrate)는 고순도 실리콘 웨이퍼가 된다. 원판의 정보를 종이에 옮기던 물리적 에너지(Energy)는 자외선에서 심자외선(DUV), 다시 극자외선(EUV)으로 발전했다. 재료와 정밀도의 차이는 매우 크지만, 정보 패턴을 다른 물리적 공간에 복제한다는 본질은 그대로다.
이러한 관점에서 보면 반도체 공장은 세상에서 가장 정교한 인쇄소라 할 수 있다. 최첨단 반도체에서는 리소그래피를 포함한 단위 공정을 수십 회에서 수백 회 반복하며, 전체 제조 단계는 1,000개를 넘는다. 인류가 수천 년에 걸쳐 발전시켜 온 ‘정확하게 기록하고 동일하게 복제하는 기술’이 나노미터 규모까지 축소된 것이다.
두 기술의 대응 관계는 제조 철학으로까지 이어진다. 필요한 정보를 작은 단위로 나누고 다시 조합하는 모듈화, 동일한 형상을 반복하여 구현하는 정밀 복제, 같은 생산 시스템에서 다른 정보를 만들어 내는 유연성, 원하는 특성을 얻기 위해 재료의 성질을 세밀하게 다루는 소재 제어는 인쇄술과 반도체 제조에서 공통적으로 발견된다. 종이와 웨이퍼를 만드는 과정에서도 무결성과 신뢰성, 표면과 계면을 얼마나 안정적으로 제어하느냐가 품질을 좌우한다.
인간은 ‘무엇을 만들 것인가’를 정의하는 존재로 이동한다
AI의 영향은 반도체 공정보다 설계 분야에서 더욱 근본적인 변화를 가져올 수 있다. 이미 현대 반도체 설계는 사람이 수십억 개의 트랜지스터를 하나씩 직접 그리는 방식으로 이루어지지 않는다. 설계자는 높은 수준의 언어와 규칙으로 원하는 기능을 정의하고, EDA(Electronic Design Automation) 도구가 복잡한 논리 합성과 배치, 검증을 수행한다. 반도체가 복잡해질수록 인간이 다루는 추상화의 수준도 계속 높아져 왔다. AI 시대에는 이러한 흐름이 한 단계 더 진행될 것으로 전망된다. 설계자가 RTL 코드를 세밀하게 작성하는 대신 성능과 소비전력, 면적, 가격 등의 목표를 제시하면 AI 설계 에이전트가 다양한 구조를 만들고 검증하여 최적의 설계안을 찾는 방식이다. 인간은 ‘회로를 그리는 사람’에서 ‘시스템이 달성해야 할 목표를 정하는 사람’으로 이동하게 된다.
여기에서 중요한 질문이 생긴다. ‘누가’ 목표를 정하는가? 최고 성능을 목표로 할 것인지, 전력 소비를 최소화할 것인지, 가격을 우선할 것인지, 안전성과 신뢰성을 가장 중요한 가치로 둘 것인지는 계산만으로 자동 결정할 수 있는 문제가 아니다. AI는 주어진 목표에 가장 적합한 설계를 찾아낼 수 있지만, 어떤 목표를 추구해야 하는지까지 정하지는 않는다. 목표와 제약 조건을 어떻게 설정하느냐에 따라 결과도 달라진다.
초지능(ASI) 시대가 오더라도 인간의 역할은 여전히 남을 가능성이 크다. EDA 분야에서는 도구를 직접 사용하는 사람에서 설계 워크플로의 기준을 정하고 감독하는 사람으로, IP 산업에서는 개별 블록의 설계자에서 플랫폼 전체를 구성하는 아키텍트로, 팹리스에서는 세부 회로를 설계하는 사람에서 제품의 목적을 정의하고 생태계를 조율하는 사람으로 역할이 이동할 수 있다. 파운드리 역시 공정을 직접 운영하는 역할에서 현실과 가상의 폐루프 전체를 감독하는 역할로 변화할 수 있다.
결국 AI 시대의 자동화는 인간을 설계에서 완전히 밀어내기보다 ‘설계’의 의미를 더 높은 단계로 옮기게 될 것이다. 과거에는 어떤 회로를 어떻게 구현할 것인지가 설계의 핵심이었다면, 미래에는 어떤 문제를 해결하기 위해 어떤 칩이 필요한지, 무엇을 최적화해야 하는지, 어떤 방향으로 기술을 발전시킬지를 결정하는 일이 더욱 중요해질 수 있다.
이 문제는 인류의 정보혁명 전체를 관통한다. 금속활자 장인은 ‘어떤’ 글자를 주조할 것인지 선택했고, 인쇄기를 가진 사람은 ‘어떤’ 책을 세상에 내놓을 것인지 결정했다. 컴퓨터를 만든 사람 역시 ‘무엇’을 계산할 것인지 정해야 했다. 시대마다 도구는 달라졌지만 기술이 나아갈 방향을 결정하는 문제는 사라지지 않았다. AI가 스스로 회로를 만들고 공장을 최적화하는 시대가 와도 마찬가지다. 가장 중요한 설계는 반도체 칩 자체가 아니라, 그 반도체를 통해 어떤 세계를 만들어 갈 것인가를 정하는 일일 수 있다.
'반도체 빅히스토리'는 반도체의 과거와 현재를 설명하는 데서 그치지 않는다. 언어와 문자, 인쇄술에서 시작된 정보혁명이 반도체와 AI로 이어지는 과정을 살펴보면서 기술의 미래에서 인간이 맡아야 할 자리까지 질문한다. 반도체를 쉽게 이해하고 싶은 일반 독자에게는 복잡한 기술을 문명사의 흐름 안에서 이해할 수 있는 길을 제공하고, AI 시대의 기술 패권과 산업 질서에 관심 있는 독자에게는 현재의 변화를 더 긴 시간 축에서 바라볼 수 있는 관점을 제시한다.
반도체의 미래는 반도체만의 미래가 아니라 인간이 자기 문명을 어떤 방식으로 설계할 것인가의 미래다. 어떤 정보를 남길 것인가, 어떤 지능을 만들 것인가, 어떤 질서를 허용할 것인가, 어떤 책임을 감당할 것인가. 이러한 질문들 앞에서 반도체는 문명을 대표하는 이름이 된다. 그러므로 반도체 DNA를 묻는 일은 인간이 자기 기억을 어떻게 보존해 왔고, 자기 지식을 어떻게 복제해 왔으며, 자기 힘을 어떻게 확장해 왔는지를 살펴보는 일이다. 또한, 인간이 자신이 만든 가장 정교한 도구 앞에서 어떤 존재로 남을 것인지를 되새기는 일이기도 하다. 앞으로의 세계는 단순히 반도체를 가장 많이, 가장 작게 만드는 나라가 지배하지 않을 것이다. 더 오래 지속되는 문명은 반도체를 통해 기술과 책임, 지능과 지혜의 질서를 가장 잘 조화시키는 문명일 것이다. 그리고 정보 패권의 경쟁은 칩의 싸움에 머물지 않고 인간이 어떤 세계를 꿈꾸고 설계할 것인가를 둘러싼 문명의 싸움이 될 것이다.
AI의 두뇌인 반도체와 그 반도체를 다시 설계하는 AI가 서로를 발전시키기 시작한 지금, 인류는 또 하나의 정보혁명의 경계에 서 있다. '반도체 빅히스토리'는 과거 수천 년의 정보혁명을 역사적으로 돌아보며, 우리가 앞으로 만들어 갈 AI 시대 다음 문명의 방향을 묻는 필독서로 자리매김할 것 같다./이종근 기자
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