3진법 반도체, 삼성의 큰 그림 제대로 이해하자

3진법 반도체

3진법 반도체 왜 화제인가?

삼성전자의 지원을 받아 연구한 국내 연구진이 세계 최초 3진법 반도체를 개발하는데 성공했다는 보도가 며칠 전 뉴스에 나왔습니다. 반도체를 잘 모르는 일반인들이야 뭐 그런게 나왔나 보다 할 이야기 입니다. 그럴 수 밖에 없는 것이 워낙 매일같이 무슨 기술이 개발됐다는 소리가 나오고 또 무슨 기술이든 제품이든 업그레이드 버전을 내놓기 마련이니까요. 하지만 이 3진법 반도체는 조금 주목할 필요가 있습니다. 결과만 놓고 봤을 때 3진법 반도체가 적용되면 기존의 속도에 1000배가 빨라지고 소비 전력도 어마어마하게 낮아진다고 합니다. IT 관련 포스팅 참 힘든데... (써야지 뭐 1000배라는데) 3진법 반도체란 무엇이고 왜 이것이 갖는 의미가 큰지 또 이후 3진법 반도체로 인한 미래 변화는 어떨지 알아봅시다.

3진법 반도체 삼성의 저력

언론에 보도된 3진법 반도체

3진법 반도체가 도대체 뭔가?

그 동안의 반도체는 0과 1의 이진법으로 구현이 됐습니다. 뭐 이정도야 대체로 알려진 상식적인 부분입니다. 그런데 이번에 발표한 3진법 반도체는 0과1 그러니까 켜지거나 꺼지거나 두 가지로 신호를 분류하는 방식에서 기존에는 정보처리가 불가능했던 누설전류 상태에서도 정보처리가 가능하도록 만든다는 획기적인 발상의 전환! 아이디어로 진행된 것입니다. 이러한 3진법 반도체는 기존의 이진법 반도체 방식보다 속도가 1000배가 빠르게 되고 소비전력도 그만큼 작아서 5G 시대에 업청난 빅데이터를 처리해야 하는 분야들 특히 인공지능, IOT, 자율주행 같은 부문에서 막히는 부분을 해결해줄 수 있을 것으로 예상됩니다.

3진법 반도체란?

3진법 반도체? 3진법이 이제 처음 나온 건가?

컴퓨터에 있어 3진법은 이미 아주 오래 전부터 그 역사가 깊습니다. 우리는 컴퓨터 하면 2진법만 생각했는데 알고 보면 컴퓨터가 생산되는 초반에 이미 3진법 컴퓨터가 있었다는 거 알고 계셨나요?

참고용 <3진법 컴퓨터 히스토리>

1940~1950년대 컴퓨터과학자들은 2진법 컴퓨터를 개발하면서 3진법 컴퓨터에도 눈을 돌렸었다고 합니다. 러시아 모스크바국립대의 컴퓨터과학자 니콜라이 브루센트소프와 수학자 세르게이 소볼레프는 1958년 ‘세툰(setun)’이라는 3진법 컴퓨터를 개발하는 데 성공했고. 세툰은 -1과 0, 그리고 1을 신호로 사용하는 컴퓨터였습니다. 진공관에 음(-)의 전압을 걸어주는 방식으로 ‘-1’ 신호 상태를 구현했다. 2진법 컴퓨터에서 정보를 2진수로 변환해 표현하는 기본 단위를 비트(bit)라고 하는데, 3진법 컴퓨터에서 비트에 대응하는 단위는 트리트(Trit·Ternary Digit)라고 합니다. 

세툰은 18트리트의 숫자(최고 3억8742만489)까지 다룰 수 있었다고 합니다. 어찌됐건 이 3진법 컴퓨터는2진법 컴퓨터보다 훨신 경제적이었고 성능도 좋았지만 당시 러시아 정부는 3진법 컴퓨터의 가능성에 주목하지 않았다고 합니다. 해외에서도 세툰을 주문하는 등 수요가 많았지만 별다른 지원을 하지 않았고, 1958년부터 1965년까지 50대를 생산하는 데 그쳤다고 합니다. 1970년에는 성능을 개선한 세툰70을 개발했지만 더 이상의 발전은 없었다고 합니다. 그 이유는 2진법 컴퓨터의 성능, 그리고 2진법 반도체의 엄청난 발전의 속도가 원인이었다고 합니다. 딱히 2진법에서 3진법으로 갈아탈 이유가 없었던 것이죠. 그러나 이제는 2진법의 한계에 부딪쳐서 다시 3진법을 보게 된 것입니다.

3진법 반도체가 이끄는 세상

3진법 반도체는 누가 연구했는가?

3진법 반도체는 울산과학기술원(UNIST) 김경록 교수 연구팀에서 진행했다고 합니다. 갑자기 짠하고 그들이 연구해서 내놓은 것이 아니라 이들은 이미 오래 전부터 3진법 소자에 대한 연구를 진행하고 있었다고 합니다. 이번 연구의 성과는 특히 그 중에서도 세계 최초로 '초절전 3진법 반도체 기술'을 대면적 웨이퍼에 구현했다는 것인데요 이것은 실질적으로 삼성의 지원이 있었기에 가능했다고 봅니다. 아니 솔직히 말하면 삼성이 개발을 하도록 만든 거죠 ^^ 이번 연구는 삼성미래기술육성센터 사업의 성과라고 하는데요 여기서 삼성의 큰 그림을 또 보게 됩니다.

3진법 반도체 연구팀

"삼성의 큰 그림은 뭘까?"

요즘 한일 외교 마찰로 연일 시끄럽습니다. 일본 불매운동도 일어나고요 그러는 와중에 삼성의 이 같은 의미 있는 미래 투자 성과 발표는 사람들에게 역시 우리의 저력이 이 정도다! 일본이 소재 제공 한해줘도 우리는 뛰어넘을 수 있다! 라는 식의 자신감을 갖도록 하고 있는데요 사실 그런 건 쥐뿔도 없죠. 무슨 소린지 모르겠네요 이것은 그냥 삼성의 미래 사업을 위한 투자와 그 성과입니다. 왜 일본과의 외교적 마찰을 여기다 대입하는지 모르겠습니다. 그리고 삼성 입장에서는 외교 마찰로 그냥 사업하기 힘들게 만들 뿐입니다. 

에헴.. 각설하고 일단 이런 투자를 통해 삼성은 짧게는 반도체 시장에서의 패권 특히 시스템 반도체 시장에서의 파운드리 부분까지 모두 짱을 잡겠다는 것 같습니다.  보시면 세게 1위 대만 파운드리 반도체 생산 기업 TSMC를 삼성이 바짝 추격하고 있는데요 이런 와중에 3진법 반도체의 개발은 앞으로 있을 반도체 패러다임을 완전히 선도하겠다는 의미(이름하여 초격차!)도 되며 특히나 주목해야 할 것은 3진법 반도체의 상용화라는 것이 궁극적으로 의미하는 바입니다.

3진법 반도체의 상용화란 반도체만 바뀌는 것이 아니라 그에 따른 모든 것이 같이 갈아 업어진다는 것이죠. 컴퓨터도 싹~ 갈아 업고 메모리며 뭐며.... 전부다 2진법 세상에서 3진법 세상으로 이사 가는 겁니다. 삼성은 반도체 분야의 1등기업이자 완제품 생산 기업입니다. 3진법 반도체로 옮겨가는 IT 패러다임은 삼성 입장에서는 핵심 요소와 결과 제품을 모두 손에 쥐는 꼴이 되는 것이죠.  세계 패권을 노릴 수도 있는 것이죠^^ 그래서 삼성의 큰 그림이 있지 않을까 하는 생각을 나름 해보게 되네요

3진법 반도체와 삼성

앞으로의 3진법 반도체 세상 어떻게 될까?

3진법 반도체는 아직 상용화 된 것이 아닙니다. 하지만 곧 이뤄 내겠죠. 하지만 그럼에도 갈 길은아직 멀다고 할 수 있습니다. 그리고 3진법의 도입이 중요한 의미를 갖는 것은 이것이 비단 속도를 높이고 전력을 줄여서 IOT / 빅데이터 시대를 앞당긴다는 데에만 국한된 이야기가 아니라  3진법, 4진법, 10진법을 구현하고 궁극적으로는 하드웨어로 인공지능을 구현할 수 있게 된다는 데에 중요한 의미가 있다고 생각합니다. 일찍이 3진법 소자에 관한 연구를 시작한 UNIST의 김경록 교수님의 과학동아 2017년 인터뷰 중 내용을 전하며 끝내겠습니다.

3진법 반도체 UNIST 김경록 교수님

3진법을 비롯한 다치논리회로의 전망은 아직 장밋빛이라고만은 할 수 없다. 2진법 소자의 시대가 곧 종말을 맞을 것이라는 전망이 1990년대부터 나왔지만 새로운 기술이 개발되면서 수명이 계속 연장되고 있다. 다치논리회로의 표준 기술이 무엇이 되는지에 따라 기업체가 생산공정을 모두 바꿔야 할 수 있고, 소자를 넘어 소프트웨어에 대한 연구도 뒷받침 돼야 한다. “다만 빅데이터 등의 수요가 있기 때문에 10년내로는 특정 응용 분야에 대한 3진법 컴퓨터의 시제품은 나오지 않을까 생각한다”. (이때가 2017년인데  이양반 이미.... 무서운 양반들)

주석 : 파운드리(영어: fab 또는 foundry, semiconductor fabrication plant)란 반도체산업에서 외부 업체가 설계한 반도체 제품을 위탁 받아 생산·공급하는, 공장을 가진 전문 생산 업체를 지칭한다. 반대 개념으로, 공장이 없이 파운드리에 위탁생산만을 하는 방식을 팹리스 생산이라고 한다.

 초시대 노하우 백서. 품격유지 지식 '3진법 반도체 삼성의 큰 그림' 끝