무어의 법칙은 언제까지?

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"1GHz대 CPU가 등장한 지가 바로 엊그제 같은데 어느듯 ‘몇 기가’라는 말은 이미 우리 주변에서 익숙한 단어가 돼버렸다. 인텔과 AMD의 CPU 클럭 경쟁이 다소 시들해진 올해 초 인텔은 2GHz와 2.2GHz CPU를 내놓으면서 클럭 속도에 대해 무뎌진 사용자들의 업그레이드 심리를 자극하고 있다. 또 IBM은 지난달 110GHz급 CPU를 제조할 수 있는 공정 기술을 개발했다고 발표했다. 그렇다면 과연 CPU 속도의 한계점은 어디이며, 앞으로 어느 수준까지 발전할 수 있을까. 이는 누구도 장담할 수 없다. 하지만 현재의 기술 발전 추이를 통해 유출해볼 수는 있다.

1965년 반도체업체인 페어차일드의 연구원이였던 고든 무어는 매년 마이크로칩의 용량이 두 배씩 커진다는 사실을 발견했다. 이것이 컴퓨터 업계에서 전설처럼 전해오는 무어의 법칙(Moore’s law)이다. 이 법칙은 무어가 인텔의 CEO까지 역임하는 저명인사가 되면서 더더욱 유명세를 탔다. 반도체 업계에서 그의 막강한 영향력때문일런지 모르지만 이 법칙은 반도체의 눈부신 발전을 나타내는 대표적인 불문율로 자리잡았다.

사실 최근 들어서는 성장이 둔화돼 18개월마다 두 배로 낮춰졌지만 이는 아직까지도 놀라운 성장률에 해당한다. 무어의 법칙은 용량에 대해 언급한 것이었다. 그러나 통상 MHz(이젠 GHz가 더 친밀하다)로 나타내는 CPU 속도에도 그대로 적용돼 왔다. 사실 우리는 펜티엄 프로세서를 사면서 트랜지스터 개수보다는 MHz가 선택의 기준이 될 만큼 길들여져 있다.

물론 IBM이나 애플의 파워PC G4 또는 AMD 애슬론 사용자라면 성능에 대해 얘기해야 한다고 주장할 것이다. 옳은 말이다. CPU 속도는 전체 성능을 나타내는 하나의 지표일 뿐이지 절대적인 기준은 아니다. 사실상 이는 인텔의 대대적인 마케팅의 결과이기도 하다. 하지만 어쩌겠는가? 성능에 대한 객관적인 측정이 불가능한 상황에서 차라리 클럭 속도가 가장 간편하게 CPU들을 비교·선택할 수 있는 방법일 테니까 말이다.

지난 92년에 발표된 486DX2부터 지난해 발표된 펜티엄 4까지 인텔 CPU의 발전 방향을 살펴보자. <그림 1>은 인텔 CPU에 사용된 공정과 속도 변화를 잘 보여준다. 여기서 공정이란 트랜지스터를 실리콘 칩 위에 얼마나 작게 그릴 수 있는가를 나타내는데, 작게 그릴수록 같은 면적 안에 들어가는 트랜지스터 수는 제곱으로 늘어난다. 따라서 그림에서 공정이 1차 함수로 감소하는 현상을 보이더라도 CPU 안에 있는 트랜지스터의 수는 CPU 속도의 변화와 마찬가지로 2차 함수로 증가했다. 92∼99년 사이에 트랜지스터 개수는 약 23배, CPU 속도는 약 20배가 증가했다. 무어의 법칙을 적용했을때 예상치, 1.67 = 약 27배에서 약 17% 정도의 오차율을 보임으로써 비교적 정확한 수치를...."

무어의 법칙은 언제까지 유효하며 CPU는 얼마나 더 빨라질 수 있을지, 미래의 CPU는 어떤 모습과 성능을 가지고 있을지....예측하긴 어렵겠지만 상상해 보기만 해도 재미있을것 같네요. :-)