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1. 반도체 동향 및 전망
1.1. 반도체 개요
반도체는 전기를 전달하는 도체와 전기를 전달하지 않는 부도체의 중간적인 성질을 갖는 소재이다. 반도체는 작은 전류에 의해 전기적 특성이 크게 변화하는 특성을 가지고 있어, 전자 제품의 핵심 부품으로 활용되고 있다. 대표적인 반도체 물질로는 실리콘(Si)과 게르마늄(Ge)이 있으며, 이들 반도체 물질에 불순물을 첨가하여 n형과 p형 반도체를 만들고 이를 이용하여 다이오드, 트랜지스터, 집적회로 등 다양한 전자 부품을 제조한다.
반도체는 전자 기기의 두뇌 역할을 하는 핵심 부품으로, 오늘날 컴퓨터, 휴대폰, 가전제품 등 우리 생활 전반에 걸쳐 널리 활용되고 있다. 특히 반도체의 지속적인 성능 향상과 가격 하락은 전자 기기의 발전을 이끌어 왔다고 볼 수 있다. 반도체는 전자 기기의 크기를 점점 작아지게 하고 기능을 고도화시키는 데 핵심적인 역할을 해왔다. 이처럼 반도체 기술의 발전은 IT 혁명을 주도하며 우리 사회 전반에 큰 영향을 미쳐왔다고 할 수 있다.
1.2. 반도체의 역사와 발전
반도체의 역사와 발전은 다음과 같다.
1968년 로버트 노이스와 고든 무어가 설립한 인텔은 반도체 메모리 제품 제조사로 시작되었다. 1971년 인텔은 세계 최초의 마이크로프로세서를 선보였다. 이후 인텔은 마이크로프로세서 설계 및 생산 기술 개발을 가속화하여 다른 어느 마이크로프로세서 제조업체보다 먼저 새로운 제품을 발표하게 되었다.
초기 반도체 공정은 10마이크론 수준이었으나, 점차 미세화가 진행되어 0.13마이크론, 90나노미터 수준까지 발전하였다. 이에 따라 집적도가 크게 향상되었는데, 인텔 4004 프로세서가 약 2,300개의 트랜지스터를 포함했던 것에 비해 현재의 고성능 펜티엄 4 프로세서에는 약 5억 5천만 개의 트랜지스터가 집적되어 있다. 이처럼 비용대비 성능 측면에서 괄목할만한 발전이 있었다.
무어 법칙은 마이크로프로세서의 성능이 매 18개월마다 2배씩 향상된다는 내용으로, 이는 실제로 증명되어 왔다. 이러한 기술 발전 덕분에 개인용 컴퓨터를 비롯한 다양한 전자기기들이 발전할 수 있었다.
더불어 인텔은 자사의 기술을 보호하기 위해 특허 관련 소송을 전략적으로 활용하여 독점적 지위를 유지해왔다. 이를 통해 인텔은 CPU 시장에서 80% 이상의 점유율을 기록할 수 있었다.
1.3. 반도체 산업 동향
반도체 산업은 최근 몇 년간 비약적인 발전을 이루어 왔다. 2003년에는 265억 달러의 매출을 기록하며 세계 최대의 마이크로프로세서 생산업체로 성장한 인텔을 중심으로 급격한 성장세를 보였다.
반도체 산업은 컴퓨터, 통신, 자동차, 가전 등 거의 모든 산업분야에 걸쳐 필수불가결한 핵심부품으로 자리잡고 있다. 특히 최근에는 모바일 기기와 인터넷 기반 산업의 급성장에 힘입어 더욱 빠른 발전을 보이고 있다.
반도체 시장은 크게 메모리 반도체와 시스템 반도체 부문으로 나뉘는데, 메모리 반도체 시장은 삼성전자와 SK하이닉스가 세계 1, 2위를 다투는 가운데 치열한 경쟁을 보이고 있다. 이에 비해 시스템 반도체 시장은 인텔, AMD, 엔비디아 등이 선두를 다투고 있다.
특히 인텔은 x86 아키텍처 기반의 CPU 시장에서 막강한 지위를 구축해왔다. 1971년 세계 최초로 마이크로프로세서를 개발한 이래 지속적인 기술혁신과 제품 출시로 시장을 주도해왔다.
또한 반도체 산업은 기술 발전이 매우 빠르며, 막대한 투자비용이 소요되는 자본집약적 산업이다. 이에 따라 대규모 투자와 연구개발이 필요하며, 기술 격차가 크게 벌어짐에 따라 시장집중도가 높은 편이다.
최근에는 중국 업체들의 약진으로 경쟁이 더욱 치열해지고 있다. 중국 정부가 반도체 산업 육성에 적극 나서면서 SMIC, CXMT 등 중국 기업들이 빠르게 성장하고 있는 추세다.
앞으로도 반도체 산업은 4차 산업혁명 시대 핵심 기술로 자리매김할 것으로 전망된다. 인공지능, 자율주행, 사물인터넷 등 미래 기술의 핵심 인프라가 될 것으로 기대되어, 더욱 빠른 기술 발전과 시장 성장이 예상된다.
1.4. 반도체 기술 발전 전망
반도체 기술 발전 전망은 매우 밝다. 지금까지 반도체 기술은 폭발적인 발전을 거듭하며 전자 기기의 성능과 기능을 지속적으로 향상시켜 왔다. 향후에도 이러한 추세가 계속될 것으로 보인다.
먼저, 반도체의 성능 향상과 미세화가 지속될 전망이다. 인텔의 창업자인 고든 무어가 제시한 "무어의 법칙"에 따르면 2년마다 반도체 집적도가 2배씩 증가한다. 실제로 지난 수십 년간 이 법칙이 잘 지켜져 왔으며, 앞으로도 이러한 추세가 지속될 것으로 예상된다. 이를 통해 향후 15년 내에 현재 400 MIPS의 처리 능력을 가진 반도체가 10만 MIPS까지 성능이 향상될 것으로 전망된다. 이렇게 성능이 크게 향상되면 고화질 멀티미디어, 음성/필기 인식, 실시간 3D 애니메이션 등 다양한 첨단 애플리케이션을 지원할 수 있게 될 것이다.
또한 반도체 기술의 발전으로 가정과 사무실에서도 디지털 기술을 더 폭넓게 활용할 수 있게 될 것으로 보인다. 예를 들어 디지털 카메라로 찍은 사진을 편집하고 온라인으로 공유하는 등 다양한 기능을 손쉽게 구현할 수 있게 될 것이다. 아울러 오디오, 비디오, 화상 회의 기능이 월드와이드...
