#반도체 | 생글생글

커버스토리
글로벌 지상명령…반도체·배터리 등 핵심물자 확보하라

13세기 중반 베네치아는 당시 첨단 교역 품목인 향신료를 독점 공급했습니다. 인도 등 동남아시아에서 가져온 향신료는 금보다 비싼 가격에 거래됐지요. 베네치아의 막대한 부(富)는 동남아로 가는 지름길(지중해~홍해~인도)을 지배한 결과였습니다. 영국 등 서유럽 국가들은 베네치아의 독점 공급에 치를 떨었습니다. 한마디로 “못살겠다”였죠. 15세기 바스코 다 가마가 아프리카 대륙을 돌아 동남아로 가는 새 항로를 개척하자 영국, 스페인 등이 이 길을 통해 향신료를 수입했습니다. 오늘날로 말하면 수입처 다변화입니다.대항해 시대에 벌어진 공급망 분쟁이 최근 재연되고 있어서 우리의 관심을 끕니다. 이것을 전문가들은 ‘글로벌 공급망 패권 전쟁’이라고 부릅니다. 이 다툼은 오늘날의 향신료라고 할 수 있는 반도체, 배터리, 희토류, 바이오 등 4개 영역에서 첨예하게 나타나고 있습니다. 21세기 경제와 산업에 없어서는 안 되는 첨단 부품이며 핵심 물질입니다. 이것을 안정적으로 확보하는 일이 국가 안보의 최대 현안이 됐습니다. 이런 부품과 물질을 잘 생산하고 많이 보유한 나라들은 ‘힘 자랑’을 하고, 수입에 의존하는 나라들은 불만을 터뜨릴 수밖에 없습니다. 공급망 분쟁이 국가 간 충돌 가능성을 높이는 최대 변수입니다.미국과 중국의 힘 겨루기는 글로벌 공급망을 위축시키는 원인 중 하나입니다. 13세기 베네치아와 서유럽의 관계와 비슷하죠. 중국은 반도체와 배터리 제조에 쓰이는 다양한 물질을 많이 생산하고 수출합니다. 희토류와 마그네슘은 대표적인 물질입니다. 중국은 이런 물질을 앞세워 세계 공급망을 중국 중심으로 구축하려고 합니다. “중국 편에
커버스토리
이건희 타계 1주기…기업가 정신을 되새기다

생글생글은 3주 전 아이폰을 만든 ‘미국의 영웅’ 스티브 잡스를 기리는 글을 실었습니다. 그가 아이폰으로 세상을 어떻게 바꿨는지, 애플을 어떤 기업으로 성장시켰는지를 배울 수 있는 기획이었습니다.생글은 이번주에 타계 1주기(10월 25일)를 맞은 ‘한국의 영웅’ 이건희 삼성 회장을 되돌아보는 커버스토리를 준비했습니다. 자원과 기술이 척박했던 한국에서 이 회장이 어떻게 반도체와 휴대폰 사업을 할 생각을 했는지, 그리고 삼성을 어떻게 바꿔 놓았는지를 되짚어 보려는 것이죠.우리가 잘 알고 있듯이, 1987년 삼성 지휘봉을 잡은 이 회장은 30년 만에 삼성을 반도체와 휴대폰 부문에서 ‘월클 레전드’ 기업으로 올려 놨습니다. 이 회장이 이룬 업적은 잡스의 업적보다 결코 못하다고 할 수 없습니다. 미국에는 돈도, 자원도, 인재도, 시장도 넘치지만 한국 사정은 그렇게 긍정적이지 않았습니다. 일본이 꽉 잡고 있던 반도체시장에서 살아남을 수 있을지, 세계적 기업들이 쥐락펴락하는 휴대폰 시장에서 생존할 수 있을지를 전혀 알 수 없었기 때문입니다.이 회장은 다 바꿀 것을 삼성 식구들에게 호소했습니다. 변하지 않으면 죽는다는 메시지를 끊임없이 냈습니다. “마누라와 자식 빼고 다 바꿔봐”는 그가 남긴 대표적인 말입니다. 그리고 삼성에 초일류 DNA를 심기 시작했습니다. 이 회장이 월급쟁이 경영자였다면 이런 변신은 애초에 불가능했을 겁니다. 그는 미래라는 불확실성과 실패할지도 모른다는 위험을 무릅쓰고 혁신한 기업가였습니다. 설탕, 밀가루, 라디오, TV 생산에 만족하면서 회사를 꾸렸다면 지금 같은 삼성은 없었겠지요. 이것을 우리는 기업가 정신이라
숫자로 읽는 세상
'반도체 대란'에 아이폰 생산 1000만대 줄어들 듯

애플이 올해 아이폰 생산량을 1000만 대가량 줄일 것으로 보인다. 통신칩을 비롯한 아날로그 반도체 수급에 문제가 생겨서다. 애플의 감산이 현실화하면 삼성전자 SK하이닉스 등에도 불똥이 튈 전망이다. 모바일 제품에 들어가는 D램 수요가 줄어들면 D램값 하락 압력이 한층 더 커진다.블룸버그통신 등 주요 외신에 따르면 지난 13일 현재 애플은 텍사스인스트루먼트(TI), 브로드컴 등에서 필요한 만큼의 반도체를 공급받지 못하고 있다. 코로나19 등으로 동남아시아에 있는 반도체 공급망에 문제가 생긴 여파다. 애초 애플은 연말까지 아이폰13 생산 목표치를 최대 9000만 대로 잡았지만 8000만 대 정도만 제작이 가능할 것으로 관측된다.애플은 지난 9월부터 아이폰13을 판매하기 시작했지만 제때 제품을 배송하지 못하고 있는 것으로 알려졌다. 블룸버그는 글로벌 공급망의 최상단에 있는 애플이 반도체를 확보하지 못할 만큼 반도체 공급난이 심각하다고 분석했다. 게다가 원인이 첨단 모바일 SoC(시스템 온 칩)가 아니라 아날로그 반도체 부족이라는 점은 충격적이다. 박재근 한양대 융합전자공학부 교수는 “반도체 공급을 자동차로 돌리다 보니 모바일에서 구멍이 난 것”이라고 진단했다.시장에선 반도체 부족 현상이 내년까지 지속될 것이란 전망이 나온다. TI와 브로드컴 모두 자체 공장 없이 대만 TSMC에 생산을 위탁하고 있는 만큼 생산량을 끌어올리는 데 상당한 시간이 걸릴 것이란 분석이다.D램 등 메모리 반도체 분위기는 정반대다. 수요에 비해 공급이 많아 가격이 하락하고 있다. D램익스체인지에 따르면 지난 4월 5달러를 넘어선 D램(PC용 DDR4 8Gb 기준) 가격은 이달 12일 3달러61센트까지 떨어졌다.
과학과 놀자
원자에서 방출되는 빛은 전자기파 에너지…세상을 밝히는 빛, 물질과 우주의 신비도 알려준다

머리카락 굵기의 100억분의 1 정도 작은 크기인 원자핵은 어떤 모양일까? 400억 광년 거리에 있는 먼 우주의 별들은 나이가 얼마나 되고 어떤 물질로 이루어졌을까? 물질을 구성하는 기본 입자인 원자와 원자에서 방출되는 빛을 분석하면 이런 질문에 대한 해답을 얻을 수 있다. 최근에는 분석 기술 발달에 따라 플라스마나 동위원소 분석을 통한 핵융합과 원자력과 같은 거대과학에도 활용되고 있으며, 극초단 파장을 이용한 첨단 반도체 장비 개발에도 핵심 역할을 하고 있어 기초과학의 힘을 증명하고 있다.물질의 기본 구성 입자인 원자(atom)는 기원전 5세기경 그리스의 철학자이자 과학자인 레우키포스와 그의 제자 데모크리토스가 만들어낸 ‘더는 쪼갤 수 없음’이라는 뜻의 atomos에서 유래하였다. 19세기 영국 화학자이자 물리학자인 존 돌턴이 모든 물질은 원자로 이루어졌다는 원자 이론을 발표하면서 지금과 같이 원자로 불리게 되었다. 이후 1922년 노벨 물리학상을 받은 양자역학의 아버지 보어에 의해 핵과 전자로 구성된 현대적 원자 모델이 정립되었다. 빛을 측정해 어떤 원자로부터 나왔는지 확인원자는 양성자와 중성자로 구성된 원자핵과 그 주위를 돌고 있는 전자로 구성되어 있다. 전자는 특정 궤도에만 위치하고, 이 궤도를 준위라 부른다. 높은 준위에 있다는 것은 에너지가 크다는 것을 의미하며, 낮은 준위로 이동하면 에너지를 방출한다. 이때 방출하는 에너지는 전자기파, 즉 빛의 형태를 띤다. 원자에 따라 전자의 에너지 준위가 다르므로 방출하는 빛의 에너지를 측정하면 어떤 원자에서 나온 것인지를 구분해 낼 수 있게 된다. 이를 원자분광학이라 부르며, 원자에서 방출되

과학과 놀자
번개를 보면 '꼬마요정' 전자의 자유를 생각해보세요

만물의 근원을 탐구하던 철학자 탈레스는 동물의 털과 호박(화석화된 송진)을 맞대고 문지르면 힘이 작용한다는 사실을 발견했다. 그 작용의 주역은 전자의 이동이다. 호박을 의미하는 그리스어 λεκτρον(일렉트론)에서 전자의 영어단어 electron이 유래했음은 현대인의 상식이다. 하지만 많은 상식이 그렇듯이 배경이나 근본적인 속성에 대한 이해는 막연하다.전자는 본래 물질 구성의 기본 요소인 원자 내에 존재한다. 쿨롱 힘으로 양의 전하를 띠는 원자핵에 구속되어 있다. 전자의 파동성을 고려하여 양자역학 방정식을 풀어내면 전자가 존재할 수 있는 불연속적인 상태가 구해지는데, 이를 전자궤도 혹은 오비탈이라고 한다. 원자의 성질은 전자가 들어있는, 가장 큰 궤도에 따라 정해진다. 구조가 비슷한 궤도까지 전자를 채운 원자들은 비슷하게 행동한다. 이런 개념을 확장한 것이 주기율표다.두 개 이상의 원자는 전자를 공유함으로써 화학 결합을 형성한다. 20세기 초반 GE에 근무하던 물리학자 랭뮤어가 화학자 루이스와 ‘원자가 이론’을 제안하면서 주기율표의 원소들이 화학 결합을 형성하는 방식을 설명할 수 있게 되었다. 이를 바탕으로 분자 수준에서 생명 현상을 연구하는 분자생물학이 시작되고 DNA 구조가 분석될 수 있었다. 열·에너지로 인해 원자핵의 속박에서 벗어나는 자유전자원자가 규칙적으로 배열된 결정 구조에서 수많은 원자를 아우르는 전자궤도의 중첩 상태 같은 것이 생기는 것을 양자역학으로 설명할 수 있다. 이것을 에너지 밴드라고 부른다. 구리나 은과 같이 전기를 잘 통하는 도체는 밴드 내부에 자유로운 전자가 많이 있다. 부도
과학과 놀자
연구용 원자로와 가속기에서 만들어진 중성자와 방사광…10-9ｍ 크기 나노세계의 비밀을 푸는 열쇠

대규모 시설인 연구용 원자로와 가속기는 다양한 용도를 가지고 있다. 연구용 원자로라고 하면 미국 과학자 엔리코 페르미가 건설한 최초의 원자로와 같이 시험용으로 만든 원자로를 연상하기 쉽다. 그리고 가속기라고 하면 스위스 제네바에 있는 유럽원자핵공동연구소(CERN)의 강입자가속기와 같이 원자보다 작은 아원자입자를 연구하는 시설을 먼저 떠올릴 것이다. 그런데 연구용 원자로와 가속기는 의외로 원자나 분자가 이루는 나노미터() 크기의 세계, 즉 나노 세계를 관찰하는 데에도 대단히 유용하게 사용되며, 현대 문명에 직접적인 영향을 주고 있다. 방사광과 중성자를 햇빛 대신 사용17세기 네덜란드의 안토니 반 레벤후크가 직접 제작한 현미경으로 미생물을 최초로 발견한 것은 일대 사건이었다. 생명에 대해 인류가 갖고 있던 기존의 관념이 뒤집어졌고 이후 많은 질병의 원인을 알아내고 현대적인 위생관념이 성립하는 계기가 되었다. 이어진 산업혁명 시대에는 현미경이 제품 개발과 품질 확인에 유용하게 사용되었다. 포목상이던 레벤후크도 천의 품질을 확인할 목적으로 현미경을 만들었다고 알려져 있다. 이와 같이 인간의 삶에 광범위하게 영향을 끼쳤기 때문에 현미경은 대중에 널리 알려진 과학 도구가 되었다.레벤후크가 만든 현미경은 구형의 렌즈가 하나만 달린 단안경에 불과했다. 지난 몇 세기 동안 눈으로 볼 수 없는 작은 세계를 관찰하려는 과학자들의 노력으로 광학현미경은 발전을 거듭했으며, 현대에는 수십만 배의 배율을 가진 전자현미경에서 원자 하나하나를 구분할 수 있는 경지에 이른 주사터널링현미경(STM)까지 다양한 장비가 일상적으로 사용되기에 이르렀다.연
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'총성없는 전쟁' 반도체 패권 쟁탈

지난달 별세한 이건희 삼성 회장이 한국 경제에 가장 크게 기여한 점은 우리도 세계 1등을 할 수 있다는 자신감을 심어준 것이라는 평가가 많다. 삼성이 1인당 국민소득(GNP 기준) 500여달러 시절이던 1974년 반도체 사업을 시작해 세계 1위 기업에 오르고 휴대폰 시장에서도 스마트폰의 원조인 애플을 제치고 세계 1위를 차지하면서 우리도 할 수 있다는 자신감을 갖게 됐다는 것이다.삼성은 명실상부하게 메모리 반도체 분야에서 수십 년째 세계 1위 자리를 지키고 있다. 이에 힘입어 2018년에는 비메모리를 포함한 전체 반도체 시장에서 세계 1위를 차지하기도 했다. 그러나 지난해에는 미국 인텔에 이어 2위로 밀려났다. 삼성은 지난 5월 비메모리 분야인 파운드리 생산시설에 10조원을 새로 투입하겠다고 발표하는 등 비메모리도 강화해 반도체 전체 1위의 입지를 다지겠다는 전략이다.미국은 지난 5월 자국의 기술을 활용해 생산한 반도체를 중국에 수출하지 말라는 통제조치를 내렸다. 중국이 ‘반도체굴기(起: 밑바닥에서 몸을 일으켜 정상에 오른다는 의미)’를 선언하며 반도체 분야에 집중 투자하고 있는 데 대한 견제라는 분석이다. 또한 미국의 그래픽처리장치(GPU) 1위 업체인 엔비디아는 지난 9월 영국의 세계 최대 반도체 설계기업 ARM을 400억달러(약 47조원)에 인수한다고 발표했다. ARM 인수를 추진하던 삼성전자 등을 따돌리고 미국이 반도체 세계 시장 점유율 1위를 지키려는 것으로 풀이된다.이에 맞서 중국은 엔비디아의 ARM 인수에 반대할 가능성이 크다. 중국은 2018년 미국 퀄컴이 네덜란드 반도체 기업 NXP 인수를 추진할 때 승인을 해주지 않아 인수가 무산된 바 있다.이처럼 세계는 첨단 기술
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인간의 뇌를 닮아가는 반도체…인공지능 시대 주도

철학자 알프레드 화이트헤드는 “우리가 숙고를 하지 않고도 할 수 있는 일이 많아질수록 문명은 발전한다”고 말했다. 우리는 정말 컴퓨터가 어떻게 만들어지는지, 마우스가 어떻게 작동하는지도 모르지만 사용한다. 한 번의 클릭만으로 엄청난 양의 정보를 엄청난 속도로 처리한다.이런 문명의 중심에 반도체와 컴퓨터는 존재한다. 반도체와 컴퓨터 시장이 이렇게 커질 줄 그 누구도 몰랐다. 1943년 토머스 왓슨이라는 IBM 회장은 “나는 컴퓨터 5대만 팔아보고 죽었으면 좋겠다”고 비관했다. 세계 컴퓨터 시장은 모두 합쳐봐야 5대쯤 될 것이라는 예측이다(I think there is a world market for maybe five computers). 왓슨은 빛의 속도로 진화하는 기술의 속성을 간파하지 못했다. 2020년 지금 인류는 적어도 수십억 대의 컴퓨터를 사용 중이다. 정보처리 속도는 빛보다 빠르지만 크기는 겨우 책 만하다. 왓슨이 살았던 때 컴퓨터 크기가 집채 만했으니, 왓슨의 예측을 ‘바보의 예측’이라고 비난만 할 일은 아니다. 요즘 우리는 각 방에 수십, 수백 기가(giga)급 컴퓨터를 두고 있다.우리의 관심은 컴퓨터 성능이다. 컴퓨터 성능은 곧 정보처리 속도에 달렸다. 정보처리 속도는 바로 반도체 기술력이 좌우한다. 과거에 컴퓨터에 사용됐던 커다란 진공관은 곧 트랜지스터 기술로 바뀌었다. 트랜지스터 안에 소자를 심는 기술은 ‘무어의 법칙’(2년마다 2배로 반도체 집적도가 늘어난다)대로 발전하면서, 인간의 뇌를 닮기 시작했다. 인간의 뇌에는 1000억 개의 뉴런이 있고, 그 사이에 100조 개의 시냅스가 있다. ‘1000억 개 × 100조 개’가 조합해내는 정보처리 통로는 반도체로 보면 소자에 해당한

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