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'깨지는 무어의 법칙' PC를 다음 단계로 이끄는 칩 제조업체

2013.04.16 Brad Chacos  |  PCWorld
PC 발전 속도가 느려지고 있다. 부정할 수 없는 사실이다.
 
이렇게 표현하면 가혹하기 들리기도 한다. 컴퓨터는 과거보다 더 빠르고, 더 작아졌지만 프로세서 성능은 과거와 같은 맹렬한 속도로 발전하지 않고 있다. 한때는 1년 사이에 50~60%까지 성능이 높아지곤 했는데, 지금은 10~15% 정도가 표준이다.
 
다행히 5년 된 컴퓨터라도 일상적인 업무를 처리하는 데는 문제가 없으므로 성능 저하는 그다지 큰 문제가 아니다. 게다가 2년마다 한 번씩 PC를 교체할 필요가 없다는 점도 경제 침체기에는 좋은 일이다. 그러나 현상 유지에 고착하면 기술은 발전하지 않는다. 미래에는 속도가 필요하다!
 
다행히 PC 프로세서 분야의 주요 업체들은 현재 상태에 만족하지 않고 있다. 성능 극대화를 추구하는 칩 제조업체들은 '무어의 법칙'의 속도 저하와 전력 장벽이라는 문제를 해결하기 위해 열심히 연구 중이다.
 
그렇다면 어떤 혁신적인 기술들이 준비되고 있을까? 여러 가지가 있으며, 각각 미래를 위한 잠재력을 지니고 있다. 지금부터 구체적으로 살펴보자.
 
인텔 : 거인의 어깨 위에 서다
지금 성능 향상의 폭이 미미하게 된 원인은 무어의 법칙이 무너진 데 있을까? 그렇지 않다. CPU 성능을 이야기할 때 저 유명한 무어의 말이 잘못 인용되는 경우가 많은데, 사실 무어가 한 말은 2년마다 회로상의 트랜지스터 수가 두 배로 늘어난다는 것이다.
 
칩의 트랜지스터 집적도 현황 자료 : WIKIPEDIA/WIKIMEDIA COMMONS
 
다른 칩 제조업체들은 트랜지스터 크기를 줄여 칩에 더 많이 올리는 데 애를 먹고 있지만, 무어 자신이 설립한 회사인 인텔은 무어의 법칙이 나온 시점부터 지금까지 그 법칙에 보조를 맞춰왔다. 인텔의 소수 엔지니어 군단이 이룬 성과라고 할 수 있다. 그냥 엔지니어가 아니라, 천재적인 엔지니어들이다.
 
트랜지스터의 집적도가 높아지면서 열과 전력 효율이 가장 큰 문제로 부상했다. 현재 트랜지스터의 크기는 거의 무한소라고 할 정도로 작은 크기에 도달했다. 인텔의 아이비 브리지 칩에 있는 10억 개의 트랜지스터 각각의 크기가 22나노미터, 또는 대략 0.000002cm에 불과한 지금 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 창의적인 사고가 필요하다.
 
인텔의 기술 제조 관리자인 척 멀로이는 전화 인터뷰에서 “점점 더 어려워지고 있다는 데는 의심의 여지가 없다”며 “정말, 정말로 어렵다. 지금 우리는 원자 수준에서 작업한다”고 말했다.
 
인텔은 발전의 속도를 유지하기 위해 지난 10년 동안 트랜지스터의 기본 설계에 몇 가지 중요한 변경을 가했다. 2002년 인텔은 실리콘 수정의 구조를 약간 변형함으로써 칩 성능을 10~20% 높이는 “변형 실리콘(strained silicon)” 방식으로 전환한다고 발표했다.
 
그러나 성능이 높아질수록 문제도 많아진다. 트랜지스터의 크기가 계속 축소됨에 따라 전자 “누출”이 증가하는 문제가 발생하는데, 이는 효율을 떨어트리는 원인이 된다. 최근 개발된 두 가지 기법은 누출 문제에 참신한 방법으로 대처한다.
 
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