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눈앞에 A4 용지가 있고,여기에 글을 써야 한다고,잠깐 상상해 보자.
처음엔 붓에 먹을 찍어 쓴다.몇 글자나 쓸 수 있을까.이번엔 초정밀 펜으로 바꾼다.가늘디가는 펜촉,글자 수가 비교가 될까.
같은 종이인데 담은 정보량은 하늘과 땅 차이 수준.이게 초미세 집적의 위력이다.
데이터를 담는 그릇인 반도체도 비슷하다.미세해야 고성능이 나온다.작게,더 작게,더더 작게 만드는 싸움이다.
반도체 초미세공정을 설명할 때 자주 소환되는 게 머리카락이다.머리카락 한 올의 굵기는 보통 5만~10만 나노미터라고 한다.
지금 최첨단 칩은 전류가 흐르는 회로의 굵기가 5나노도 굵다,3나노도 부족하다,2나노로 가자며 경쟁하는 수준이다.
이런 공정으로 만들어지는 칩의 위력은 회로가 얇고 부품을 많이 넣었다는 데 그치지 않는다.워낙 빽빽하니 부품끼리는 숨막히게 가깝다.데이터가 더 빨리 오간다.지척이니 힘도 덜 든다.전기도 덜 쓴다.
이걸 한 줄로 정리한 게 '무어의 법칙'이다.
반도체에 집적되는 트랜지스터 수는 2년(혹은 1~3년)마다 2배 이상 증가한다,인텔의 공동 창업자 고든 무어가 1965년 내놓은 예측은 지금도 작동하고 있다.
'작은 것이 아름답다(Small is Beautiful)'가 지난 수십 년 반도체 전쟁의 핵심이었다.
■ 무어 말고 '타오'…넌 누구니?
최근 중국이 다른 얘기를 꺼냈다.정확히는 이번 주 월요일(25일),중국 화웨이가 상하이에서 이렇게 치고 나왔다.
"무어의 법칙은 한계에 달했다.우리는 새로운 법칙을 찾았다."
IEEE(전기전자공학자협회) ISCAS( 회로 및 시스템 국제 심포지엄) 2026,이 국제 학술대회에서 화웨이의 반도체 사업부를 이끄는 허팅보 총재가 타오(τ)의 법칙을 소개했다.
발표 직후 중국 반도체 관련주는 급등했다.세계 반도체 업계의 이목이 쏠렸다.
타오?타오가 뭘까?타오(Tau,τ)를 들어본 적이 있다면,수학 공부 많이 한 분일 수 있다.
타오(τ)는 물리학이나 전자공학에서 '시간 상수'를 뜻하는 그리스 문자다.(라고 한다.고백하면,필자도 문과 출신이라 이번에 처음 들어봤다) 조금 더 들어가면,회로에서 신호가 전달되는 데 걸리는 시간 상수를 의미한다고 한다.
사실,시간 상수란 말도 어렵다.그냥 '신호 전달 시간' 정도로 이해해도 무방하다.거칠게 이해하자면,토토 사이트 검증 제로타오의 법칙 ≒ 시간의 법칙쯤 되는 셈이다.
무어의 법칙이 '크기'에 집착했다면,타오의 법칙은 '시간'에 올인한다.
'더 작게'가 무어의 법칙이라면,'더 빠르게'가 타오의 법칙인 것이다.
아직도 좀 모호하다.화웨이의 설명을 좀 더 따라가 보자.얼개는 이렇다.
초고성능 칩에 들어가는 개별 유닛은 거의 원자 수준까지 작아졌다.더 줄이기 쉬울까.100나노 → 10나노보다 10나노 → 1나노의 여정이 훨씬 험난할 수밖에 없다.
돈도 엄청나게 든다.초미세 칩 하나를 양산은 둘째치고 '개발'하는 데만 1조 원 넘게 든다는 말도 나온다.
더 작게 줄이면 우리가 아는 물리 법칙 자체가 작동하지 않을 수도 있다.그럴 바에야 생각을 좀 바꿔보자.
그러니 트랜지스터를 더 작게 만드는 대신,신호가 이동하는 시간 자체를 줄이면 되지 않냐는 역발상이 나온 것이다.이 정도가 타오의 법칙의 '문과식' 독해법이다.
■ "팀보다 위대한 선수는 없다"
'무어의 법칙'을 따른 반도체 전쟁은 더 작고,더 빠르고,더 강력한 '수퍼칩' 만들기 싸움이었다.
축구로 치면,메시 같은 슈퍼스타를 누가 더 먼저 발굴해 육성하느냐의 경쟁이었다.
리오넬 메시는 자타공인 압도적 선수다.허나 메시가 있는 팀이 늘 우승하던가.평범한 선수들이 모인 벌떼 축구도 팀플레이가 완벽하면,제아무리 메시라도 쉽게 이길 재간이 없는 법이다.
'팀보다 위대한 선수는 없다'는 스포츠 격언을 반도체로 옮겨온 게 '타오의 법칙'이라고 볼 수 있다.
타오의 구체적인 실행 전략은 이렇다.
쓸만한 칩 여럿을 잘 모은다.그 칩들을 접기도 하고,쌓기도 한다.칩끼리는 초고속 회로로 연결한다.각 칩들끼리는 역할을 나눈다.'너는 저장,나는 연산…' 이런 식이다.
이렇게 잘 묶기만 해도 슈퍼칩 못지않은 성능을 낼 수 있다는 전략이다.
■ HBM 닮은 듯 아닌 듯
반도체 칩 여러 개를 묶고 접고 쌓는다?반도체 업종 투자자라면 곧장 떠오를 만한 단어가 있다.
바로,HBM(고대역폭메모리)이다.
메모리 칩을 아파트처럼 위로 4층,8층,12층…겹겹이 쌓아 올리고 수직으로 구멍을 뚫어 엘리베이터처럼 데이터를 주고받는 칩.지금의 삼전·닉스를 만든 1등 공신 중 하나다.
타오의 법칙도 개념은 비슷하다.로직 폴딩(LogicFolding).
접다(Fold)라는 단어에서 어느 정도 연상될 것이다.종이접기 하듯 반도체를 접는다.1층이었던 반도체가 한 번 접으면 2층,한 번 더 접으면 3층이 된다.1층은 연산,2층은 저장,3층은 아날로그 회로 등 서로 다른 역할을 부여한다.
이렇게 생각하면 쉽다.같은 1층에서 옆집에서 옆집으로 이동하는 게 빠를까.복층 계단을 타고 1층에서 2층으로 가는 게 빠를까.
층과 층 사이가 짧아지니,데이터 전송은 빨라진다.같은 바닥 면적 대비 칩 밀도도 높아진다.
HBM과 로직폴딩은 비슷한 듯하면서도 다르다.반도체 위에 반도체를 쌓고,그 위에 또 반도체를 쌓고…수직으로 겹치는 구조인 것까지는 같다.
차이는 출발점이다.HBM이 애초에 독립적으로 만든 단층 주택을 위로 이어 붙인 아파트와 같다면,로직폴딩은 1층은 거실(연산),2층은 침실(저장)처럼 처음부터 기능을 나눠 설계한 '복층' 주택으로 볼 수 있다.
화웨이는 로직폴딩 기술을 활용해 공정을 크게 안 바꾸고도,트랜지스터 밀도를 55%,전력 효율을 41% 높였다고 밝혔다. 
■ 환도초차,막히면 차선을 바꾼다
중국은 왜 이 길을 택했을까.배경은 명확하다.순수한 학문적 영감 때문은 분명 아니다.
초미세 칩을 만들 때 필요한 장비가 있다.EUV(극자외선) 노광장비다.
손톱만 한 칩에 머리카락의 수만분의 일 굵기로 회로를 새겨야 하는데 사람 손으로는 언감생심,일반 장비로도 거의 불가능한 작업이다.
너무 가늘다보니 새기거나 그리는 건 포기했다.대신 사진 찍듯 '인쇄'하는 방식을 택했다.빛의 파장이 14배 짧은 극자외선을 '초정밀 레이저' 삼아 회로를 판에 찍어내 주는 장비가 EUV다.
섭씨 250도의 액체 주석 방울을 초당 5만 번 떨어뜨리고,여기에 레이저를 두 차례 쏴서 나오는 광선을 거울로 반사시켜 웨이퍼 위에 회로도를 그려넣는 식이다.
현재 EUV를 만들 수 있는 곳은 네덜란드 ASML이라는 회사뿐이다.2019년 미국은 EUV 노광장비의 대중국 수출을 금지한다.네덜란드 회사가 중국에 파는 걸 왜 미국이 감 놔라 배 놔라 하는지 이상하지만,요즘 세계 질서에서 이 정도의 이상함은 일상이 됐다.
중국 반도체 기업에 남은 선택지는 두 가지였다.EUV가 없으니 초미세 칩 양산을 포기하거나,
EUV 없이도 만드는 길을 찾는 것.중국은 후자를 택했다.
중국을 대표하는 반도체 기업 화웨이가 지난 6년여 갖은 궁리 끝에 찾은 길이 '타오의 법칙'인 셈이다.
'타오의 법칙'은 질문 자체를 바꿨다.극단적으로 작은 칩을 꼭 만들어야 할까?여러 칩을 묶어서 비슷한 성능을 내도 되는 거 아닐까?
환도초차(換道超車·차로 변경 추월).우리 식으로 옮기면,막히면 돌아가라 정도다.중국 정부가 미국 제재에 맞서는 성장 전략인데,'타오의 법칙'은 환도초차의 교본에 가깝다.
■ 겁먹을 것도 무시할 것도 아니다
중국 화웨이는 "타오(τ)의 법칙으로 2031년까지 1.4나노 공정과 같은 수준의 고성능 반도체 집적도를 달성하겠다"고 밝혔다.
TSMC는 2026~2027년쯤,삼성전자는 2027~2028년쯤 1.4나노 반도체 양산을 목표로 하고 있다.화웨이 계획이 실현되면,중국과 세계 최상위의 기술 격차는 3~4년으로 줄어들 가능성이 있다.
타오의 법칙은 허풍은 아니다.기반이 되는 물리적 원리가 탄탄하다.화웨이의 호언장담이 실현되면,반도체 경쟁의 판이 바뀔 수 있다.
'무어의 법칙'을 수십 년간 선두에서 개척해 온 삼성전자와 TSMC의 입지가 '절대적 우위'에서 '상대적 우위'로 전환되는 순간이 올 수 있다.
타오의 법칙을 주목해야 하는 이유는 하나 더 있다.서로 다른 칩을 묶고,쌓고,연결하는 기술은 꼭 화웨이의 선언이 아니래도 이미 중요해지고 있다.
엔비디아는 GPU와 HBM을 연결해 인공지능 시장을 장악했다.AMD는 거기에 CPU와 DRAM까지 연결해 판을 뒤집으려 애쓴다.반도체 전쟁의 무대가 '칩 내부'에서 '칩 사이'로 넓어지고 있다.
서로 다른 반도체를 한데 모으는 '이종 집적' 경쟁은 갈수록 뜨겁다.반도체끼리 데이터를 주고받는 연결 효율이 잘 나와야 인공지능도 잘 돌아가기 때문이다.한국이든 미국·대만이든 중국이든 반도체 기업이라면 다 아는 사실이다.
차이가 있다면,미국·대만·한국은‘초미세 공정 + 패키징’을 동시에 가고 있고,중국은 부득이 '초미세공정'이 막히자,패키징에 더 집중하고 있는 정도다.
타오의 법칙이 당장 무어의 법칙을 대체하기는 어렵다.단점도 분명하기 때문이다.
최대 난관은 발열이다.안 그래도 뜨거운 칩들을 위아래로 켜켜이 쌓으면 얼마나 뜨겁겠나.발열을 잡지 못하면 전력 효율이 나오기 어렵다.
위아래로 쌓는 방식이다 보니 뚱뚱해지기도 쉽다.크기가 작은 스마트폰이나 노트북 등에는 널리 쓰기 어려울 수 있다.
문제는 또 있다.여러 반도체를 한 몸처럼 연결하는 건 쉬울까.각각의 칩이 일사불란하게 움직여야 하는 데 쉽게 될까.
혼자 춤을 잘 추는 사람은 많다.5명이나 10명이 칼군무를 추는 건 몇 배 혹은 몇십 배 어렵다.박자,위치,타이밍이 조금만 어긋나도 전체가 무너진다.
아이돌의 칼군무가 쉬웠다면,K-pop이 지금처럼 성공했겠나.넘어야 할 산이 한둘이 아니다.
그럼에도 지난 산업의 역사는 잘 말해준다.때로 궁핍은 혁신을 낳는다.막힌 자가 새 길을 찾을 때 판은 뒤집혔다.일본 도요타가 그랬고,한국의 삼전·닉스가 그랬다.
타오의 법칙으로 반도체 판도 뒤집힐까.첫 시험대는 올 하반기다.화웨이는 스마트폰 신제품을 내놓으면서 로직폴딩 기술을 적용한 새로운 '기린 프로세서'를 탑재하기로 했다.
그래픽 반윤미 권세라
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