도서 소개

시간 순서에 따라서 전자 소자를 필요로 하는 시스템에 대해 이야기하며 반도체 소자가발전해 온 역사를 기술하였다. 왜 반도체 소자가 필요하게 되었고 어떻게 발전되어 왔는지를 설명하고 그 관점에서 앞으로 인공지능과 같은 시스템이 발전되면 반도체 소자는 어떤 기술이 필요할지, 또 어떤 형태로 발전되어 나갈지에 대한 내용을 담았다.

반도체를 공부하는 학생들이, 관련 업체에 종사하는 사람들이, 반도체 정책 입안자들이 이런 문제들에 대해 조금 더 생각할 수 있는 사고의 틀을 만들어주고 싶었기 때문이다. 이 책은 또한 반도체 대기업에 취업을 원하는 많은 취업준비생들에게 반도체 소자의 필요성, 발전과정, 미래 방향들을 이해시켜서 면접지침서로도 좋은 역할을 할 것이다.

  출판사 리뷰

반도체는 국가 안보 자산이자 우리 경제의 근간
반도체는 무엇이고 어떤 인력이 필요한가에 대한 대답은 못하는 현실
반도체 소자가 왜 필요했고 어떻게 발전되어 왔는지 설명
반도체 소자에 대한 조금 더 근본적인 이야기
반도체는 앞으로 어떤 기술이 필요할지, 어떤 형태로 발전되어 나갈지 전망

윤석열 대통령은 지난 6월 7일 국무회의 석상에서 “반도체는 국가 안보 자산이자 우리 경제의 근간”이라며 교육부에 인재 육성 방안을 강도 높게 주문했다. 그후 정부는 수도권과 지방의 반도체 관련 학과 정원을 2만 명으로 확대하겠다는 방침을 세웠다. 그러나 일각에서는 단순히 반도체 관련 학과를 증원하는 것은 반도체 산업의 발전에 큰 도움이 되지 않는다고 주장한다. 그렇다면 반도체 산업을 위해서는 어떤 인력이 필요한 것일까? 아니 반도체는 무엇이고 어떻게 발전을 하고 있는지에 대한 근본적인 질문이 먼저이다.

정부 방침이 아니더라도 요즘 반도체 대기업에 취업을 위해 반도체를 공부하고 싶어하는 학생이 많아졌다. 그런데 반도체에 대한 기본적인 설명을 정리한 책은 거의 없다. 또 대부분의 대학에도 반도체 소자의 동작과 만드는 법은 가르치나 필요성과 기원에 대해 이야기해주는 과목은 없다. 그래서 반도체를 공부했다는 사람도 반도체 소자가 왜 필요한가, 반도체 산업이 왜 시스템 반도체와 메모리로 나뉘어 있는가, 인공지능이 발전하면 반도체 소자는 어떻게 변해야 하나 등 기본적인 문제에 대해 쉽게 대답하지 못한다.

이런 상황에서, 국내 반도체 소자 연구의 대가 중 한명인 최리노 교수(인하대학교 신소재공학부)는 반도체 소자에 대한 이러한 질문에 대답을 위해서 좀 더 근본적인 이야기를 해야 할 필요가 있다고 생각하여 이 책을 집필하게 되었다.

최 교수는 시간 순서에 따라서 전자 소자를 필요로 하는 시스템에 대해 이야기하며 반도체 소자가발전해 온 역사를 기술하였다. 왜 반도체 소자가 필요하게 되었고 어떻게 발전되어 왔는지를 설명하고 그 관점에서 앞으로 인공지능과 같은 시스템이 발전되면 반도체 소자는 어떤 기술이 필요할지, 또 어떤 형태로 발전되어 나갈지에 대한 내용을 이 책에 담았다. 반도체를 공부하는 학생들이, 관련 업체에 종사하는 사람들이, 반도체 정책 입안자들이 이런 문제들에 대해 조금 더 생각할 수 있는 사고의 틀을 만들어주고 싶었기 때문이다.
이 책은 또한 반도체 대기업에 취업을 원하는 많은 취업준비생들에게 반도체 소자의 필요성, 발전과정, 미래 방향들을 이해시켜서 면접지침서로도 좋은 역할을 할 것이다.

이 책의 특장 중 하나는 골치 아프고 딱딱할 것 같은 반도체 공학 분야의 내용을 “마치 한 편의 연애 소설을 읽는 기분처럼” 읽을 수 있도록 매끄럽고 흥미진진하게 썼다는 점이다. 적절한 사례를 만들어 이해를 돕고, 쉬운 용어로 재미있게 내용을 구성하여 반도체를 처음 접하는 사람들도 가볍게 반도체에 대한 이해의 폭을 넓힐 수 있게 하였다.

이 책은 반도체를 공부하기 위한 입문서이다. 반도체에 대해 깊게 공부하기 위해서는 각종 반도체 소자가 어떻게 작동하는지의 물리도 배워야 하고 반도체 소자를 어떻게 만드는지 반도체 집적 공정도 자세히 배워야 한다. 또 소자가 작동하는 것을 측정하는 것도 배워야 하고 잘못 동작했을 때는 분석하는 방법도 배워야 한다. 그러나 가장 중요한 것은 다양한 과목을 배우면서 ‘왜’ 이러한 것들이 필요한지를 아는 것이다. 이 책은 그 ‘왜’라는 질문의 대답을 찾는 밑그림 역할을 하게 될 것이다.

지금 반도체 소자는 발전에 큰 전환기를 맞고 있다. 소자 미세화라는 관성적으로 해오던 성능의 발전 방법이 정말로 힘들어졌기 때문이다(물론 소자 미세화가 어렵다는 이야기는 30년도 넘게 나왔지만 계속 극복하면서 발전되어 왔다). 소자 미세화가 중요한 것은 이러한 미세화를 통해서 소자의 작동 속도를 높여왔고 이렇게 높여진 작동 속도를 이용하여 컴퓨팅의 성능 향상을 가져왔기 때문이다. 컴퓨팅의 속도는 정보 사회화된 인류의 발전 정도를 말해주는 척도이다. 빠른 컴퓨팅 속도는 컴퓨팅 시간의 여유를 만들어주고 그 여유 시간을 이용하여 다양한 다른 일(예컨대 복잡한 양자 시뮬레이션에서부터 현란한 게임의 그래픽 등까지)들이 가능하다. 소자 미세화에 큰 부분을 의지하고 있던 이 컴퓨팅 성능의 향상을 이제는 어떤 방법으로 발전시켜야 하는지에 대한 고민이 커지고 있다. 이와같이 반도체 소자는 단순한 공업 제품이 아니고 현재 인류의 발전의 한 축을 담당하고 있다.

요즘 사용하는 칩 중에는 반도체 물질이 아예 쓰이지 않았는 데도 반도체라고 불리는 경우도 있다. 위에서 이야기한 대로 반도체 산업에는 많은 수의 단위 소자를 작은 칩 안에 넣는 집적 회로를 만들다보니 발전하게 된 기술이 많다. 이러한 제작 기술을 ‘반도체 집적 공정’이라고 부른다. 작은 사이즈의 모양을 똑같이 매우 많은 수로 만드는 데 특화된 기술이다. 한 면이 1cm도 안되는 매우 작은 면적에 100억 개도 넘는 수의 단위 소자를 만들어 넣을 수 있을 정도로 정교한 기술이다.

반도체 칩의 숫자는 시간이 갈수록 점점 더 늘어가고 있다. 이렇게 필요한 기능을 만족시키기 위해서 반도체 칩은 작게는 수백 개에서 많게는 수백억 개의 단위 소자가 결합되어 만들어진다. 반도체를 이용한 집적 회로는 이렇게 많은 수의 소자를 결합하는 데 큰 강점을 갖고 있다. 그 이유로 반도체 소자가 진공관 소자를 대체하면서 전자 소자의 대명사로 모든 전자제품에 쓰이게 된 것이다.

  작가 소개

지은이 : 최리노
* 서울대학교 무기재료공학과 학사 및 석사 졸업 * 대우자동차 기술연구소 연구원 * 텍사스 오스틴대학교 재료공학 박사 졸업 * 세계적 반도체 컨소시움 SEMATECH 소자신뢰성팀 Project Manager * 산업부 산하 산업기술평가관리원 반도체PD * SCI 급 논문 200여편 발표 * 현재 인하대학교 신소재공학과 교수

  목차

머리말
반도체와 반도체 소자
증폭 소자를 만들기 위해 탄생한 반도체 소자
논리 회로와 스위치 소자
컴퓨터의 탄생과 반도체 소자의 기여
윌리암 쇼클리와 실리콘밸리의 탄생
집적 소자의 탄생
‘무어의 법칙’과 MOSFET
CMOS 기술과 반도체 메모리의 탄생
반도체 집적 공정과 소자 미세화
소자 미세화를 통한 성능의 향상
한계에 다다르고 있는 소자 미세화
반도체 산업에 대해서
새로운 전쟁터, 이종집적 기술
반도체 소자가 가야 할 길 - 폰노이만을 넘어 보자
맺음말

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