모든 것은 사소한 원고에서 시작됐다.

1965년 일렉트로닉스(Electronics)라는 몹시 공대생스러운 잡지는 그 당시 잘 나가던 ‘페어차일드’ 반도체 회사 연구원이었던 ‘고든 무어’에게 원고를 청탁했다. 무어는 상당히 어려운 말로 내용을 썼기 때문에 아직도 해석이 분분하다. -특히 18개월이냐, 24개월이냐 하는 논란은 꽤 오래 지속됐다. – 하지만 훗날 밝힌 고든 무어의 말과 종합하면 대강 다음과 같이 정리할 수 있다.

"반도체 메모리칩 성능과 메모리 용량은 약 24개월마다 2배씩 향상된다."

간단한 예언이었지만 이 법칙은 훗날 인텔의 사명이 됐다. 그리고 50년이 지났다. 무어의 법칙은 많은 회의론과 현실적인 어려움 속에서도 50년간 지속됐다. 그리고 무어의 법칙은 단순히 인텔이라는 한 회사의 의무가 아니라 이제는 전세계 IT산업을 떠받치는 원동력이 됐다. 무어의 법칙부터 50년간의 긴 이야기를 타임라인으로 정리해 보자.

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1. 무어의 법칙, 시작 되다. (1965~1978)

무어의 법칙은 사실 1970년대까지만 유효할 것으로 예상된 한시적인 이론이었다. 그 후에는 어떻게 될지 아무도 몰랐다. 그러나 실제로 ‘고든 무어’와 ‘로버트 노이스’가 인텔을 설립하자 얘기가 달라졌다. 그들은 스스로의 이론을 증명하기 위해 회사를 만들고 매 2년마다 반도체의 집적도를 향상시키고 성능을 발전시켰다. 그런데, 이 단순한 이론과 힘든 실행이 엄청난 효과를 낳았다. 컴퓨터는 매해 비약적인 발전을 거듭했고 더 저렴해지고 더 간단해 졌다. 공장용 기계처럼 느껴지던 컴퓨터가 책상위로 올라가며 전인류가 PC(Personal Computer)를 소유하게 됐다. 위대한 컴퓨터의 역사가 시작되는 순간이었다.

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일렉트로닉스라는 잡지에 ‘고든 무어’의 글 실림.
훗날 이 기고글은 ‘무어의 법칙’으로 명명되어 인텔 직원들을 잠 못 들게 한다.
그러나 또 한편으로는 위대한 컴퓨팅 역사가 시작되는 순간이었다.

1965. 4. 19

일렉트로닉스 잡지는 아쉽게도 폐간된다. 그러나 지난 2005년 인텔은 ‘무어의 법칙’이 실린 일렉트로닉스 4월 19일자 소유자를 찾아서 1만 달러에 구매하는 데 성공했다.

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고든 무어와 로버트 노이스에 의해 인텔이 설립된다.
위치는 캘리포니아 마운틴뷰.
인텔의 이름은 ‘Integrated Electronics’에서 유래됐다.

1968. 7. 18

인텔 최초의 로고, 2006년까지 유지된다.

4004

일본 비지컴( Busicom)의 주문으로 인텔 최초의 판매용 마이크로프로세서 인텔 4004 개발한다.
108Khz의 작동 속도에 트랜지스터는 2300개였다.
10µm (이하 마이크로미터=0.001mm) 공정으로 설계됐다.
시작은 미약했으나 훗날 IT 역사를 끌어 온 무어의 법칙의 시작이었다.

1971

최초의 8비트 프로세서 8008 공개. 500Khz의 동작속도에 3500개의 트랜지스터가 내장됐다.

1972. 4. 1

인텔 8080 프로세서 개발.
이 프로세서는 6µm 공정을 사용했으며 4500개의 트랜지스터가 들어갔다.
2년 전에 출시한 4004에 비해 두 배 가까운 트랜지스터 집적에 성공하며 무어의 법칙을 스스로 증명했다.
그리고, 이 프로세서는 최초의 PC인 ‘알테어 8800’ 개발에 모티브가 된다.

1974. 4. 1

altair8800

인텔 8080 프로세서를 기반으로 MITS는 최초의 개인용 컴퓨터 알테어 8800을 출시한다.
알테어 8800의 완성품 가격은 621달러(약 70만원, 현재 가치로는 약 350만원) 정도였다.
알테어 8800은 훗날 마이크로소프트의 빌 게이츠와 애플의 스티브잡스가 컴퓨터 산업에 뛰어들게 된 영감을 준 모델로 알려져 있다.

1974. 12

2. PC의 시작, X86 CPU의 시작 (1978~1993)

제조사들과 소비자들은 무어의 법칙이 왜 엄청난 이론인지 처음에는 아무도 이해하지 못했다. 그런데, 인텔은 꾸준히 2년마다 성능을 획기적으로 업그레이드 시켰고, 기존 제품의 가격은 다운시켰다. 이 패턴이 반복되자 제조사들은 계속해서 혁신적인 새로운 제품을 준비할 수 있었다. 또, 초창기에는 비록 큰 이윤을 남기지 못하더라도 1~2년 후에는 가격이 떨어지며 자연히 수익을 늘릴 수 있었고, 이는 신제품을 좀 더 저렴하게 내놓을 수 있는 모티브가 됐다. 컴팩과 IBM을 중심으로 많은 PC가 개발됐고, 가격은 계속 낮아져 일반인들도 쉽게 구입할 수 있었다. 그리고, PC는 80년대를 기점으로 폭발적인 성장을 기록한다.

8086

8086프로세서를 출시하는데, 이는 최초의 16비트 프로세서였다. 3µm 안에 29,000개의 트랜지스터가 들어있었다. 이 프로세서는 컴팩을 비롯한 IBM PC에 사용되었고 훗날 우리가 PC라고 불리는 X86 컴퓨터 플랫폼의 모태가 됐다. 즉, 8086은 오늘날 PC의 아버지다.

1978. 6. 8

80286프로세서는 134.000개의 트랜지스터가 들어가 있었다. 4년 만에 4배가 넘게 트랜지스터가 늘어났고, 공정은 1.5µm로 더 작아졌다. 컴팩과 IBM을 비롯해 모든 컴퓨터 제조사들은 이제 인텔이 내놓는 칩에 맞춰 신제품만 준비하면 됐다. 무어의 법칙은 IT 산업을 2년마다 두 배씩 발전시키는 원동력이 됐다.

1982. 2. 2

386

슬슬 지루해 지는가? 그러나 이번에 출시한 ‘80386DX’는 기념비적인 제품이다.
현재도 가끔 신문이나 토론에 등장하는 ‘386세대’는 바로 이 프로세서에서 비롯됐다. 지난 90년대에는 ‘386 컴퓨터를 쓰고, 30대이며, 80년대 학번, 60년대에 태어난 이를 386세대’라고 불렀다. 훗날 인텔 386 DX로 이름 변경됐다. 27만 5000개의 트랜지스터가 쓰였다.

1985. 10. 17

80486DX는 486기반의 첫 번째 프로세서다. 32비트 프로세서로 기존 16비트보다 한 단계 발전했으며, 집적도는 비약적으로 발전하여 총 120만개의 트랜지스터가 들어갔다. 이 프로세서는 10년 전에 발매한 8088의 50배 성능이었다. 무어의 법칙은 10년에 약 50배에서 100배가 넘게 컴퓨팅이 발전한다는 예측이 가능하도록 만들었다.

1989. 4. 10
700c
초창기 노트북 IBM 씽크패드 700C ⓒ richardsapperdesign.com

‘80386SL’도 기억해야 할 칩이다. 이 칩은 855,000개의 트랜지스터가 쓰여 80486DX에 비해 오히려 적은 숫자가 쓰였다. 대신 소비 전력을 줄였다.
즉, 노트북 등의 휴대용 컴퓨터를 위해 만들어진 첫 번째 칩이다. 드디어 인텔이 인류에게 ‘진정한’ 노트북을 선물하는 순간이었다.

1990. 10. 15

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인텔의 역사적인 캠페인 ‘인텔 인사이드’가 시작된다. 많은 컴퓨터 광고에 ‘인텔’의 로고가 삽입됐으며, 5음절의 재미있는 로고음은 어디서나 울려 퍼졌다. 이 캠페인은 2006년까지 계속 된다.

1991

3. 펜티엄의 시대 (1993~2003)

펜티엄은 숫자 ‘5’를 뜻하는 라틴어 ‘펜타(Penta)’와 인텔의 ‘i’, 그리고 광물을 뜻하는 접미사인 ‘um’을 합성한 단어다. 최초의 펜티엄은 1993년 3월에 탄생했고, 16년간 컴퓨팅을 이끌었다. 그리고, 2008년 코어 i시리즈에게 왕좌를 물려줬다.
펜티엄 시대는 인터넷이 시작됐고, MS의 윈도시리즈가 엄청난 히트를 기록했으며, 모든 인류가 PC로 업무를 보기 시작한 시기다. 용산 전자상가는 평일에도 컴퓨터를 조립하려는 이들로 북적거렸고, 인텔의 신제품 CPU가 출시되면 뉴스에 나올 정도였다.
가장 뜨거웠고, 가장 열렬했던 펜티엄의 시대를 회상해 보자.

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컴퓨터에 조금이라도 관심이 있는 사람이라면 한번쯤 들어봤을 만한 ‘펜티엄’이 발표된다. 사실 이 프로세서는 기존 인텔 모델명 규칙에 따라 586이 됐어야 하지만 경쟁사가 비슷한 이름의 프로세서를 출시하면서 상표권을 강화하기 위해 펜티엄으로 명명한다.

오리지널 펜티엄은 310만개의 트랜지스터가 쓰였다. 인텔의 펜티엄 프로세서는 때마침 마이크로소프트에서 개발한 OS인 윈도95의 히트와 함께 엄청난 호황을 누린다. 이른바 ‘윈텔(Win-Tel)진영으로 불리는 IT산업의 전성시대였다.

1993. 3. 22

인텔에게 큰 위기도 있었다.
한 수학교수는 펜티엄 PC를 이용해 계산을 하던 과정에서 소수점 이하 9번째 숫자에서 계산상 오류가 발생하는 것을 발견했다. 오차발생 확률은 90억분의 1에 불과했지만 인텔은 이를 인정하고 당시 출시됐던 펜티엄 칩을 모두 리콜한다.

1994

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550만개의 트랜지스터가 쓰인 ‘펜티엄 프로’를 출시한다. 60MHz의 속도를 가지고 있었다. 이 프로세서는 이름처럼 전문가용 워크스테이션이나 서버용이었다. 훗날 인텔의 ‘제온’ CPU의 밑거름이 된다.
1995년에 윈도95가 보급되며 CPU의 속도경쟁은 점입가경에 들어선다. 이 당시는 무어의 법칙이 느리게 느껴질 정도였다. .

1995. 11. 1

펜티엄2는 32비트 기반으로 총 750만개의 트랜지스터가 쓰였다. 0.35µm 공정으로 공정은 점점 미세화된다. CPU속도 경쟁은 치열해져서 펜티엄2는 1년 후에 300MHz까지 빨라진다. 경제성을 가진 ‘셀러론’ 프로세서도 이 시기에 등장한다. 최초의 셀러론은 펜티엄2를 기반으로 설계됐다.

1997. 5. 7

펜티엄3가 출시된다. 이 프로세서는 여러모로 의미가 있는 프로세서다. 그 동안 속도 경쟁으로 인해 CPU는 엄청난 열을 내뿜고 전력소모도 엄청났다. 소비자들의 불편이 계속되자 인텔은 공정의 미세화로 열과 전력소모를 줄였다. 1999년 출시한 펜티엄3는 공정을 0.25µm로 줄였다. 500Mhz의 동작속도도 빨랐지만 발열과 전력소모는 최소화했다. 펜티엄시대에 가장 수작으로 꼽힐 정도로 멋진 제품이었다.

1999. 2. 26

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인텔은 새로운 프로세서를 준비하며 기존의 0.25µm공정을 0.18µm로 낮췄다. 그런데, 회로가 너무 얇아 전력이 누출되며 간섭현상이 일어났다. 열도 발생하고 에러가 날 가능성이 높았다.
그러자 또, 연구진들의 노력이 시작됐다. 인텔은 소재를 구리로 바꾸는 방법을 도출해 냈다. 코드명 ‘코퍼마인(Coppermine)’이라고 불린 이 CPU는 2천 8백 만개의 트랜지스터를 사용하며 무어의 법칙 연장에 성공한다.

1999. 10. 25

컴퓨터 작동속도는 2000년을 기점으로 1GHz의 벽을 돌파한다.

펜티엄4가 출시됐다. 펜티엄4까지는 많은 난관이 있었다. 기존에는 트랜지스터의 숫자를 늘리고, 공정을 미세화했지만 원자 수준으로 공정이 미세화하면서 작업은 점점 어려워졌다. 그래서 인텔은 새로운 전략을 썼다. 무어의 법칙의 첫 해는 공정을 미세화하고, 두 번째 해는 아키텍처를 바꿨다. 이는 시계의 틱-톡 하는 소리에서 본 따서 ‘틱톡(Tick-Tock) 전략으로 불리웠다.

3세대 펜티엄 III는 틱톡전략에 따라 공정은 그대로 두고, 아키텍처만 재설계하면서 트랜지스터 숫자를 4200만개로 늘렸다. 또 다시 무어의 법칙이 지켜지는 순간이었다.

2000. 4

21세기에 들어서며 인텔은 틱-톡 전략으로 무어의 법칙 연장에 도전한다.


4. 틱톡 전략, 그리고 한계에 도전한 시대 (2003~2014)

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21세기가 시작되면서 무어의 법칙이 곧 종말 할 것이라는 경고들이 쏟아졌다. 테크 전문가만 경고한 것이 아니다. 물리학자들과 소재관련 과학자들도 회의적인 시각을 가졌다. 더 무서운 것은 무어의 법칙이 깨지면 인류의 컴퓨터 발전속도도 둔화되고 결과적으로 기술적인 성취도 늦어질 거라는 경고였다. 전세계의 모든 IT기업들과 제조사들은 초조해졌다.
그러나 인텔은 40여 년을 이어온 무어의 법칙을 쉽게 깰 수 없었다. 그리고 더 이상 무어의 법칙은 인텔만의 것이 아니었다. 전세계 과학자들과 연구소들도 무어의 법칙의 연장을 위해 힌트를 제시했다. 새로운 소재를 개발했고, 인텔에게 양자물리학 이론을 제시하기도 했다. 인텔은 새로운 물질을 개발하고, 3D방식으로 공정을 진화시키며 다시 한번 무어의 법칙을 연장하게 된다. 그 뜨거웠던 순간들을 돌이켜 보자.

프레스콧(Prescott)으로 불리던 펜티엄4E 프로세서가 발매된다. 이 프로세서는 90나노 공정으로 설계된 프로세서로 1억 2천 5백만 개의 트랜지스터를 집적시켰다.
마이크로미터의 시대가 끝나고 드디어 ‘나노미터’의 시대에 돌입하는 순간이었다. 동시에 모바일용인 도단(Dothan)프로세서도 90나노 공정기술로 출시한다.
그러나 미세공정만으로도 발열을 잡는 데는 한계가 있었다. 무어의 법칙은 또 다시 벽에 부딪혔다.

2004. 2

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오랫동안 애플은 자체생산한 칩을 사용해 왔다. 그러나 2005년 기자행사를 통해 스티브잡스는 애플 제품에 인텔칩을 쓸 것임을 발표했다. 애플과 인텔의 의미있는 만남이었고, 애플은 좀 더 강해졌다. 2006년 발매한 요나 프로세서는 첫 번째 세대 맥북 프로와 맥 미니라인에 탑재되며 맥 컴퓨터의 폭발적인 대중화를 이끌었다.

2005. 6. 6

PC용 CPU중에 최초로 듀얼 코어, 즉 두 개의 코어를 사용한 제품이다. 65나노 공정으로 2억 9천만 개의 트랜지스터를 내장했다.
훗날 인텔은 코어2 쿼드 프로세서 등을 발표하며 코어의 숫자를 점점 늘렸다. 인텔은 속도보다는 안정성과 소비 전력을 줄이기에 힘을 쏟으며 모바일 시대를 대비했다.
동시에 틱-톡 전략을 효과적으로 사용하며 아키텍처의 재설계, 공정 미세화로 무어의 법칙을 연장해 나갔다.

2005.

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인텔 로고, 37년만에 교체하다.
이렇게 오랫동안 로고 교체 없이 버텨온 글로벌 기업도 드물것이다.

2006. 1. 4

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인텔은 45나노 공정을 사용한 코어 i7을 출시한다. (코드명 네할렘). 45나노 공정은 불가능의 연속이었다. 초미세공정으로 인해 전력의 누수 문제가 발을 잡았다. 인텔의 연구진은 ‘원자 수준의 크기에서 작업이 이뤄진다”며 어려움을 토로했다.

인텔은 이를 해결하기 위해 ‘하이케이’라는 신물질을 사용하며 다시 한번 무어의 법칙 연장에 성공한다. 이 쾌거후에 펜티엄 브랜드를 단종시키는 역사적인 결정을 내린다. 대신 코어 i3, 코어i5, 코어i7으로 브랜드 재편했다. 그 밖에 넷북을 위한 ‘아톰’ 프로세서도 발표한다.

2008. 10.

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3세대 코어 i시리즈로 불리는 코드명 ‘아이비 브릿지’ 제품군을 발매한다. 2년 만에 22나노 공정으로 미세화 하는데 성공한다. 소비전력을 더욱 줄이고, 소형화에 힘을 쏟았다. 참고하자면,

  • 1세대 코어시리즈는 네할렘으로 45나노 공정.(2008.10)
  • 2세대는 샌디브릿지, 32나노 공정.(2011.1)
  • 3세대는 아이비브릿지, 22나노 공정. (2012.4)
  • 4세대는 하스웰로 22나노 공정이 사용됐다. (2014.5)

특히 하스웰은 배터리 시간을 두 배로 늘리며 모바일에 최적화된 프로세서였다.

2012. 4. 29

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가장 최근에 나온 5세대 코어 프로세서다. 코드명은 ‘브로드웰’이다. 기존 22나노 공정을 14나노로 낮춘다. 가장 어렵게 미세공정에 성공했다. 물리적으로 한계에 직면한 미세공정을 극복하기 위해 ‘3D 핀셋’이라는 입체 공정을 사용했다. 이로써 인텔은 19억개의 트랜지스터를 집적하는 데 성공한다.

브로드웰은 하스웰 대비 면적을 37% 줄이고, 전력소모는 더 줄였다.
그리고, 다시 한번 무어의 법칙은 연장에 성공했다.

2015. 1. 5

5. 그리고 남은 이야기

무어의 법칙은 끊임없이 종말론에 시달렸다. 그리고 실제로 많은 벽에 부딪히고 있다. 현재 14나노까지 미세공정은 성공했으나 설비투자나 비용이 너무 올라가 실제로 경제성이 없는 상태로 접어 들고 있다. 이는 공정 미세화에 대한 물리적인 한계와는 또 다른 문제다. 성능이 발달하면서 가격도 낮아져야 한다는 게 무어의 법칙의 근본 원리였으나 오히려 가격이 올라가는 시대가 다가온 것이다. 인텔은 이를 극복하기 위해 현재 사용하는 300mm 웨이퍼를 대체할 450mm 웨이퍼 기술을 개발중이다. 450mm웨이퍼를 개발하면 CPU의 개발단가를 낮출 수 있기 때문이다. 물리적 한계, 경제적 한계, 기술적 한계를 극복하기 위해 인텔의 연구진들은 오늘도 날밤을 세우고 있다.

그런데, 무어의 법칙은 과연 언제까지 계속될까? 많은 과학자들은 2020년이 되기 전에 무어의 법칙이 끝날 것이라고 예언했다. 현실적으로 10나노 이하에서의 미세공정은 물리적으로 여러 한계에 부딪히기 때문이다. 만약 2020년을 잘 넘어간다고 해도 무어의 법칙은 언젠가는 끝날 것이다. 무어의 법칙은 트랜지스터의 물리적 숫자를 의미하는 물리학적 법칙이기 때문이다. 그러나 이는 컴퓨팅의 종말이 아니라 또 다른 기회가 될 수 있다. 하드웨어의 물리적 시대가 끝나고, 양자 역학 시대가 시작된다는 의미일 수도 있다. 그리고, 만약 무어의 법칙이 물리적 한계를 뛰어넘어 계속 진행된다면 2045년이 되면 컴퓨터는 인간의 두뇌를 뛰어 넘을 것이다. 무어의 법칙은 컴퓨터의 발달에서 끝나는 게 아니라 새로운 종(種)을 탄생시키는 위대한 법칙이 될지도 모른다. 어쨌든 무어의 법칙은 지금도 계속되고 있다. 그리고 우리는 그 위대한 역사적 순간을 같이 목격하고 있는 세대다.

김정철
레트로 제품을 사랑합니다. xanadu74@gmail.com