[별별 과학] 트랜지스터와 머리카락 기사의 사진
10나노급 기술로 제작된 8GB D램
반도체 산업은 한국 경제의 중추적 역할을 하고 있다. 국내 반도체 업계의 작년도 영업이익이 50조원을 상회한다고 한다. 반도체는 인위적으로 전기가 흐르게도 하고 차단되게 할 수도 있는 물질이다. 이를 이용한 대표적인 전자소자가 트랜지스터다. 트랜지스터는 3개의 단자로 구성되며, 한 단자의 입력 전압 크기를 바꿔주면 나머지 두 단자 사이의 전기 흐름을 조절할 수 있다. 이때 트랜지스터를 잘 설계하면 작은 입력전압으로도 전기 흐름을 크게 조절 가능하다. 이런 특성으로 신호 증폭기, CPU, AP, D램 등 고집적회로를 만들 수 있고, 이들은 스마트폰, PC, TV 등 전자제품의 필수 부품이다. 트랜지스터야말로 현대의 전자문명을 획기적으로 발전시킨 발명품이다.

반도체 기술은 트랜지스터를 얼마나 작게 만들 수 있느냐에 의해서 좌우된다. 작년에 삼성전자는 세계 최초로 10나노급 제품을 양산한다고 발표했다. 동종업계와 2년 정도의 기술격차라고 한다. 이는 트랜지스터를 머리카락 굵기의 1만분의 1 정도 크기로 만들었다는 의미이다. 이 기술로 손톱만한 반도체 칩 안에 수백억개의 트랜지스터들을 배치하고, 그 위에 반복적으로 유리와 금속 같은 물질을 증착·식각해서 이들을 연결하면, 다양한 집적회로 제품이 탄생한다. 수백 단계의 공정을 거쳐야 하는데, 제품 완성에 보통 한두 달 정도 시간이 소요된다. 첨단 기술이다 보니 하나의 생산라인 증설에만도 10조원 정도의 대규모 투자가 필요하다. 투자를 했다고 해도 수백개 공정을 연결해서 10나노급 제품을 만드는 노하우는 단시간에 얻어질 수 없다. 수십년 동안의 기술이 축적된 기존 업체들에서나 가능한 일로, 경쟁업체가 쉽게 등장하지 못하는 이유다. 세계 최고 수준의 국내 반도체 기술 및 산업이 유지·발전돼 한국 경제의 꾸준한 도약의 토대가 되기를 기대해 본다.

이남영 칼럼니스트

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