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산업 전쟁의 승부수,
최첨단 기술의 심장 반도체
The Game Changer in Industrial Warfare,
Semiconductor: The Heart of Cutting-edge Technology
‘반도체(半導體, Semiconductor)’란 전기가 잘 통하는 도체와 전기가 잘 통하지 않는 부도체의 중간적 성질을 나타내는 물질이다. 열과 빛, 자장, 전압, 전류 등의 영향에 의해 그 성질이 크게 바뀌며, 이런 특징에 따라 전자기기 속에서 다양한 용도로 활용된다. 반도체는 인류가 이룩한 전자문명의 핵심이자 정수로 손꼽힌다.
1947년 미국의 벨연구소에서 발명한 ‘트랜지스터’(전류나 전압 흐름을 조절해 증폭하거나 스위치 역할을 하는 소자)와 1958년 미국의 텍사스인스트루먼트(TI)가 개발한 ‘집적회로’(하나의 기판 위에 결합된 초소형 회로 소자의 집합)는 본격적인 반도체 시대의 밑거름이 됐다. 이후 반도체 산업은 일반인에게 컴퓨터가 보급된 1980년대 초, 스마트폰이 탄생해 확산한 2000년대 초 두 번의 격랑을 거치며 성장을 거듭해 왔다. 2020년대에 접어든 지금, 반도체 산업은 인공지능(AI) 발전과 맞물리며 또 한 번의 변혁을 맞고 있다. 다양한 영역으로 확장하며 미래 사회를 이끌 생성형 AI는 시간과 성능에서 판가름 나는데, 그만큼 엄청난 행렬 계산과 기억 용량이 필요하다. AI용 반도체가 중요할 수밖에 없는 이유다.
우리나라는 메모리 반도체 강국이지만, AI 시대가 도래하며 반도체 산업 위기론이 제기되고 있다. 반도체 경쟁에서 우위를 차지하려면 정점에 이른 기술 한계를 극복하고, AI용 메모리 반도체인 ‘고대역폭 메모리’(HBM) 등에서도 더욱 앞선 결과물을 내놔야 한다. AI 반도체 전쟁은 국가의 운명을 걸고, 자원을 총동원해야 하는 총력전이 될 전망이다. 반도체 분야의 현주소와 비전에 대해 짚어본다.
A “semiconductor ( 半導體 )” is a material that exhibits intermediate properties between conductors that readily conduct electricity and insulators that do not conduct electricity well. Its properties significantly change due to the effects of heat, light, magnetic fields, voltage, and current, and these characteristics allow it to be utilized in various ways within electronic devices. Semiconductors are considered the core and essence of electronic civilization achieved by humanity.
The first “transistor (a device that controls current or voltage flow to amplify or act as a switch)” invented by Bell Labs in 1947 and the first “integrated circuit (a collection of miniature circuit components combined on a single substrate)” developed by Texas Instruments (TI) in 1958 laid the foundation for the full-fledged semiconductor era. Since then, the semiconductor industry has continued to grow through two major waves: the early 1980s when computers became available to the general public, and the early 2000s when smartphones emerged and proliferated. Now entering the 2020s, the semiconductor industry is facing another transformation in conjunction with the development of artificial intelligence (AI). Generative AI, which is expanding into various domains and will lead the future society, is determined by time and performance, requiring enormous matrix calculations and memory capacity. This is why semiconductors for AI are inevitably important.
Although our country is a powerhouse in memory semiconductors, concerns about a crisis in the semiconductor industry are being raised as the AI era approaches. To gain an advantage in the semiconductor competition, we must overcome the technological limitations that have reached their peak and produce leading results in AI memory semiconductors such as “High Bandwidth Memory (HBM).” The AI semiconductor warfare is expected to become an all-out battle that stakes the nation's fate and requires the mobilization of all resources. We will examine the current status and vision of the semiconductor industry.