반도체가 그렇게 중요한가요? - 세상을 묻는 십대

김보미,채인택

저자:김보미

2006년부터신문사기자로일하고있습니다.산업부,국제부,사회부,교육팀,시청팀,뉴콘텐츠팀등에서근무했습니다.다양한세상을보고기록하고싶어서20여개국을여행했고,1년간일본에서연수하며와

세다대학방문연구원을지냈습니다.



저자:채인택

신문사에서국제전문기자이자국제·외교·안보에디터로오랫동안일했습니다.문화부차장과국제부장,논설위원을맡으면서미국과유럽,중국과중동,그리고북한을취재하고국제관계와군사외교분야를다뤘습니다.과학기술혁신을통한세계의변화에관심이많습니다.



그림:JUNO

일러스트레이터.일상과사소한물건을소중히여기며그가치를담아내는그림을주로그립니다.쓰고그린책으로《판다베어》《오늘도집사는마감중》《그래도좋은날》《좋아서웃는건아니에요》등이있습니다.

추천합니다!_권석준교수(성균관대학교반도체융합공학부?화학공학부,《반도체삼국지》저자)
프롤로그반도체일기로본나의하루·11

1반도체가뭘까?

반쯤은도체라고?반도체!·26
반도체의조상님,진공관·29
｜놓치지마!틈새정보｜전류와전자는왜반대로움직일까?·33
세발달린마법사,트랜지스터·35
｜놓치지마!틈새정보｜반도체의핵심소재,실리콘·40
p형반도체와n형반도체가만나전자혁명!
양극성접합트랜지스터(BJT)·42
금속산화물반도체(metaloxidesemiconductor)·46
전자기기시대를연집적회로(IC)·50
실리콘덩어리가반도체칩이되다·53

2반도체가‘쌀’이라불리는이유

지금은규석기시대!·61
반도체는왜필요했을까?·64
롬(ROM),램(RAM),플래시메모리·67
｜놓치지마!틈새정보｜인공지능을예견한폰노이만·72
메모리반도체에서시스템반도체로·74

3반도체는어디서만들까?

종합반도체기업(IDM)·85
팹리스(Fablesscompany)·87
파운드리(Foundry)가뜨는이유·92
패키징과테스트전문OSAT·95
｜놓치지마!틈새정보｜무어의법칙에서황의법칙으로·98

4왜각나라에서반도체산업을지원할까?

산업의쌀을둘러싼미국과중국의21세기경쟁·109
미국의공급망재편으로이어진팬데믹반도체부족사태·114
미국도자기나라공장에서반도체를확보해요·116
미일무역분쟁과‘플라자합의’·119
일본반도체산업침체를부른미일반도체협정·121
1980년대미국에서일본으로넘어간반도체주도권·123
일본반도체를사양길로몰고간미일반도체협정·127
한일무역분쟁에서한국의급소가된반도체·130
반도체강국에대한견제의도일까?·133
미국의허가가필요한ASML의노광장비수출·134
미래군사력과무기의핵심,반도체·137
군사용반도체는자기나라에서확보하려는미국·140

5한국은어떻게반도체강국이됐을까?

메모리반도체는한국이세계최고!·148
1965년외국반도체조립을시작했어요·149
1974년‘한국반도체’의등장!·152
삼성이반도체사업에집중투자했어요·154
삼성이64KD램개발에나서요·157
64MD램개발로세계선두에나서요·159
세계3위반도체기업,SK하이닉스·162
현대→LG반도체→SK·164
SK의중국진출,최대메모리업체로·166
세계각국의반도체산업육성노력·168
한국반도체산업의미래를위한숙제·170

6반도체를만들려면어떤공부를해야할까?

전세계반도체분야인재는여전히부족해요·177
반도체를알려면공과대진학이유리해요·178
반도체산업에는문과생도필요해요·180
어쩌면평생공부해야해요-입사뒤재교육은당연하죠·182
인력확보는전세계적인과제예요·186
엔지니어롤모델·189

7미래의반도체는어떤모습일까?

인간의뇌를따라가는반도체·198
반도체시장에서살아남는법·202
반도체로숨쉬는세상·207

에필로그기계를제어하는똑똑한반도체가펼치는무궁무진한세상,그너머에대하여·213

‘어렵고딱딱한’반도체는이제그만,‘흥미진진하고말랑한’반도체가온다!
-십대를위한최초의반도체교양서

이책은반도체산업의전반적인흐름은물론이고공정,부품,설계,생산에이르는다양한분야에대해청소년독자에게잘전달해줍니다.또한반도체산업에진입하고자하는학생들에게필요한공부와진로탐색,직업탐험에대한안내도갖춰져있어요.기존반도체교양서가틀에박힌기술설명으로일관하는데비해이책은기술은물론,산업지형을둘러싼각국의경쟁,전략적의미도함께설명하고있어서반도체산업을조금더입체적으로알고자하는일반독자에게도효과적인입문서가될수있습니다.
-권석준교수(성균관대학교반도체융합공학부?화학공학부,《반도체삼국지》저자)

반도체는국가기간산업이라할만큼매우중요해요.우리나라는세계적인반도체강국이란명성을얻고있지만,관련인재양성에서는제대로된동력을찾지못하고있습니다.반도체관련도서또한성인을대상으로한딱딱한전문서가대부분이고,그나마어린이용도서가있을뿐입니다.
《반도체가그렇게중요한가요?》는청소년을위한최초의반도체안내서입니다.반도체의과학적원리와제조공정,재료,종류같은전문적내용에머물지않고,반도체를둘러싼세계패권경쟁과반도체의역사와미래,한국반도체산업의역사,반도체관련직업을위한진로안내까지모두담았습니다.귀엽고재치있는본문속일러스트도다소어려울수있는반도체의과학적원리나반도체를둘러싼국제경쟁이야기에한발더가깝게해줍니다.
뉴스경제섹션의단골주제인반도체를쉽고흥미롭게풀어내어10대뿐아니라일반인도읽기좋습니다.청소년뿐만아니라반도체를알고싶은모두를위한책입니다.

추천사

반도체산업은국가기간산업이라불릴정도로우리나라경제에서차지하는비중이가장큽니다.또한한국반도체산업은차세대기술을선도하면서글로벌시장에큰영향을미치기때문에세계적으로인정받고있지요.그렇기때문에더많은인재가반도체산업에관심을가지며꿈을키워갈필요가있습니다.특히대학진학을앞두고관련분야전공에대해고민하기시작하는청소년과학부모들이이산업의중추를이루는핵심기술에대한개념과원리를잘이해하는것은매우중요합니다.

이책은그러한목적에잘맞습니다.반도체산업현직전문가들이쉽게풀어전하기어려운내용을,기자출신작가들이이해하기쉬운비유와일러스트를곁들여깔끔하게설명하고있습니다.반도체산업의전반적인흐름은물론이고공정,부품,설계,생산에이르는다양한분야에대해청소년독자에게잘전달해줍니다.

또한반도체산업에진입하고자하는학생들에게필요한공부와진로탐색,직업탐험에대한안내도갖춰져있어요.기존반도체교양서가틀에박힌기술설명으로일관하는데비해이책은기술은물론,산업지형을둘러싼각국의경쟁,전략적의미도함께설명하고있어서반도체산업을조금더입체적으로알고자하는일반독자에게도효과적인입문서가될수있습니다.앞으로더욱중요성이커질한국반도체산업에대한이해를돕고그진입장벽을낮춰줄좋은길라잡이가될책입니다.
-권석준(성균관대학교반도체융합공학부·화학공학부,《반도체삼국지》저자)

책속에서

트랜지스터는이미터(Emitter),베이스(Base),컬렉터(Collector)라는3개의다리를가졌어요.베이스에서약한전기신호를주면이미터에서보낸전자혹은정공을컬렉터에서출력합니다.전류를제어하는트랜지스터를물의흐름을제어하는댐에비유해볼게요.이미터에있던물이컬렉터로흐르면서거대한물줄기를만드는데이때베이스가바로수문역할을합니다.작은힘으로이스위치를여닫으면서전기의흐름을통제하는게트랜지스터입니다.베이스에약한전기신호를보내트랜지스터를작동시키면이미터에서컬렉터로큰전류가흐르게됩니다.트랜지스터(transistor)라는단어자체도전기를전송(transfer)하면서저항(varistor)의역할로전기신호와전력을증폭하거나스위칭하는데사용한다는의미를담고있지요.
---p.36~38

전류를흘리고차단하며신호를제어하는방식은디지털신호의기본인0과1의이진법개념을만들었고방대한공식을빠르고정확하게계산하는데도활용할수있었습니다.컴퓨터(computer)라는단어는원래의미가‘계산기’인데주판,계산자,톱니바퀴계산기등이미수학자들은시대마다‘컴퓨터’를만들어냈지요.
그런데2차세계대전이발발하면서계산해야하는양은기하급수적으로늘었고시간도초를다툴정도로급해졌습니다.전투기를띄워적에게들키지않고접근할수있는항로를그리고,적진에투하할포탄궤도를결정하는일은어마어마한계산을통해경우의수를따져정확하게판단해야했고,아주빠르게이뤄져야했어요.오류가생기면목숨을잃으니까요.
---p.65~66

반도체종류는용도에따라다양합니다.크게데이터를기억·저장하는‘메모리반도체’와연산·제어등데이터를처리하는‘시스템반도체’로나뉩니다.시스템반도체는‘메모리가아니다’라는의미로‘비메모리’라고도불러요.한국기업들이세계시장에서유독높은경쟁력을보이는메모리반도체를강조하다보니한국에서만특별히사용된다고해요.
메모리와시스템의역할구분은부엌에비유할수있어요.요리할때는식재료를담아둘공간도있어야하고,썰고다듬는공간도필요합니다.메모리반도체에서재료를보관하고있다가시스템반도체에서조리하는거예요.
---p.67

팹리스라는기업형태가등장하면서반도체사업의진입장벽이낮아졌습니다.시설없이설계만할수있으면반도체기업이될수있으니업체숫자도크게늘었죠.스마트폰기업도세계반도체시장을주도하는독보적인주인공으로떠오르고있습니다.애플은AP와운영체계(iOS)등아이폰에필요한반도체를직접설계하는대표적팹리스입니다.구글,아마존,알리바바(중국최대전자상거래업체),마이크로소프트등도자체적으로설계를하면서시스템반도체분야에진출했습니다.
---p.90

그런상황에서1985년6월미국반도체산업협회(SIA)가일본산반도체를덤핑혐의로미국무역대표부(USTR)에제소했어요.일본제조업체들이반도체를부당하게싼값으로미국시장에판매했다고한거예요.미국은반도체무역적자의이유로일본시장의폐쇄성을들었습니다.
그리고미국반도체를지키기위해일본에‘슈퍼301조’를발령하겠다고위협했습니다.슈퍼301조는미국행정부가자국산업보호를위해광범위한무역보복조치를할수있게한조항입니다.미국기업이다른국가의불공정무역행위때문에피해를봤다고청원해미국무역대표부가받아들이면해당국가가3년안에이를해결할방법을찾아야합니다.그렇지않으면해당국가에대해미국이높은관세를부과하는식으로보복할수있도록한거예요.무역적자의원인을자국기업의경쟁력상실에서찾지않고무역상대국의잘못으로몰아갔다는비난을들을수있는행동이었습니다.
---p.125~126

일본이한국과정치적·외교적갈등에따른보복조치를다른분야도아닌반도체를대상으로한데는이유가있습니다.한국경제에서반도체가차지하는비중을잘알고있었기때문이죠.게다가반도체공정에서일본산소재가얼마나중요한지도정확히파악해보복의핵심으로활용했습니다.반도체제조산업이이미쇠락해전체공급망가운데화학물질생산정도를맡은일본일지라도마음만먹으면한국반도체생산에큰영향을줄수있는상황이라는의미입니다.그만큼반도체의경제적·전략적가치가크다는뜻이기도하지만공급망에서한부분만흔들어도전체과정이원활하지못하다는사실도확인한셈이죠.
---p.133

현장의드론과조종사가‘데이터지체’없이송수신하면멀리떨어진곳에서도실시간으로드론이보내는동영상을바탕으로관찰대상의동향을바로확인하고,장착된무기체계를발사해목표물을정확하게타격할수있습니다.미국은테러와의전쟁때부터미군수업체제네럴아토믹스가개발하고제작한무인공격기‘MQ---p.1프레데터’나드론‘MQ---p.9리퍼’에서공대지미사일‘AGM---p.114헬파이어’를발사해목표물을제거해왔습니다.
이런실시간통신에는정밀한반도체가수없이필요합니다.초기드론에는100개정도의반도체가필요했는데최신드론에는1000개넘게장착된다고해요.특히군사용5G통신에는대용량데이터전송과비가오나눈이오나,춥거나덥거나상관없이모든기상조건에서도데이터송수신이이뤄져야해특수반도체가필요하겠죠.이를위해SiC(탄화규소)전력반도체가사용됩니다.이름처럼전력을제어하는반도체예요.전자기기에공급되는전력을1초에1000번이상켰다가껐다가하면서세밀한제어기능을합니다.다이아몬드다음으로튼튼한물질인탄화규소라서같은두께의실리콘반도체보다약10배가큰전압까지견딜수있다고합니다.
---p.138~139

군사용반도체는미국과일본이맺은두번의반도체협정의원인도제공했습니다.1990~1991년벌어진걸프전에서미국이보여준첨단무기를보면이해할수있어요.걸프전은1990년이라크가주권국가인쿠웨이트를침공하자미국주도의다국적군이이라크군을쫓아낸전쟁이죠.당시미군이군함에서토마호크순항미사일을발사해이라크군의레이더와통신기지를우선타격하면서전쟁이시작됐습니다.순항미사일은타격목표물의좌표를입력하면지형도를따라목표물을스스로찾아비행하는미사일입니다.비행기처럼제트엔진과날개를갖추고지형데이터를활용해낮은고도로방향을바꿔가며장거리를날아가목표물을타격합니다.이를가능하게했던것은수준높은메모리반도체덕분이었는데토마호크의메모리반도체는모두일본산이었다고해요.
걸프전에서는또다른신형미사일도등장했죠.바로‘미사일을요격하는미사일’인미국산패트리엇입니다.당시이라크의사담후세인대통령정권은옛소련에서만든지대지탄도미사일(지상에서발사해지상의다른지점을공격하는미사일)인스커드를미국과사이좋은이스라엘에발사했습니다.하지만이스라엘에배치된패트리엇방공미사일이초음속으로날아온상당수의스커드를공중에서요격해중간차단했습니다.

패트리엇미사일이빠른속도로정확한연산을하면서날아오는미사일을떨어뜨릴수있었던것은핵심부품으로사용된일본산갈륨비소반도체(실리콘이반도체를만드는대표재료이지만갈륨비소로도반도체를만들어요)덕분이었다고합니다.이반도체역시당시일본만만들수있었다고해요.
결과적으로걸프전덕분에일본산반도체의놀라운성능이전세계에알려졌고이때문에미국의견제가계속됐을가능성도커보입니다.반도체는과학기술과산업의산물이지만,정치적·외교적충돌의원인을제공하기도합니다.새로운미래를여는작디작은도구인반도체가만드는놀라운신세계입니다.
---p.140~143