컴퓨터 기초지식 무어의 법칙을 알고 있나요?

컴퓨터 기초지식 무어의 법칙을 알고 있는지 이야기를 해볼까 합니다.

무어의 법칙

무어의 법칙이란 무엇인지 아시나요? 무어의 법칙이 최초로 나온 것은 인텔에서 고든 무어가 1965년 주장했던 법칙으로서 반도체의 집적회로 성능이 24개월마다 2배로 상승한다는 법칙에서 나온 말입니다. 사실 이 법칙은 일정부분 와전되어 전파되었는데 어디선지는 몰라도 24개월이 아닌 18개월로 알고 있는 사람들이 생각보다 많다는 점입니다. 

실제 고든 무어는 18개월이라는 말을 한 적이 없으며 해당 법칙에 의한 그래프를 보더라도 정확하지가 않습니다. 이 법칙은 컴퓨터 관련 IT업계 종사자라면 누구나 한번쯤 들어봤을만한 유명한 법칙이기도 합니다. 1965년에서 10년뒤인 1975년에는 어짜피 같은 말이긴 하지만 24개월이 아닌 2년으로 법칙을 수정하게 되었는데 어짜피 24개월이나 2년이나 같은 말입니다만 왜 그렇게 바뀌게 되었는지는 아무도 모르는듯 합니다.

무어의 법칙의 한계점

이 법칙은 집적회로의 성능이 나날이 발전하며 공정을 미세하게 줄여나가게 되자 이삼십년간은 문제없이 유지되다 인텔 코어 i시리즈쯤 부터 무어의 법칙이 깨지게 됩니다. 즉 2년마다 2배의 성능이 향상된다는 법칙을 실현하지 못하게 된 셈입니다.

무어의 법칙이 최근 몇년사이 실현되지 못한 이유는 점점 미세공정화됨에 따라 한계에 이르고 발열을 잡기 힘든데다가 더이상 집적도를 높이기 위해서는 예전과는 다른 천문학적 금액이 소요되기 때문에 현재 한계에 다다르고 그로 인해 무어의 법칙이 깨졌다고 봐도 무방합니다.

인텔 코어 6세대 CPU인 스카이레이크 기준으로 CPU 공정은 14nm까지 도달하게 되었습니다. 하지만 여기서 점점 공정을 줄여나가다 보면 발열문제라든지 비용이 어마어마하게 소요되기 때문에 결국 무어의 법칙은 언젠가는 깨질 수 밖에 없는 법칙이었습니다. 이미 해당 시기가 왔을뿐 어짜피 해당 법칙은 무한하지 않다는 것을 시대의 발전으로 증명하게 되었습니다.

2017년 하반기에 커피레이크 CPU 출시 예정이며 2018년에는 공정을 14nm에서 10nm로 줄인 캐논레이크 출시 예정으로 알려져 있습니다. 이미 무어의 법칙은 깨졌지만 그에 못지않게 집적회로 발전속도를 올려 집적회로 공정을 최대 5nm까지 줄이겠다고 발표했었습니다. 하지만 여론 및 기타 IT전문가들의 의견으로는 역시 마찬가지로 천문학적인 금액이 소요될 것이기 때문에 그리 쉽지 않을 것이라는 의견을 내놓고 있는 실정입니다.

위에서 제가 말씀드렸다시피 무어의 법칙을 유지하기 위해서는 금액 소요가 엄청나다고 했습니다. 과거의 집접도를 줄이기 위해서는 개발비 대비 벌어들이는 비용이 엄청났기 때문에 원가절감효과도 있었고 과거의 컴퓨터는 기본적으로 200만원은 찍는것이 일반적이었기 대문에 문제없이 무어의 법칙을 유지할 수 있었습니다. 하지만 현재 상황에 이르자 더이상 무어의 법칙을 유지했다가는 개발비가 판매금액을 넘어서는 이른바 적자구조가 될 것이라는 의견들이 많았습니다. 그렇기 때문에 기술적인 문제보다는 경제적인 문제때문에 무어의 법칙은 실현 가능하지만 실현하지 못하는 상태로 될 것이라는 예상들이 있었고 실제 그렇게 되어가고 있는 중이기도 합니다.

사실 단순히 CPU의 집적도를 줄여 성능개선을 하는 작업은 이미 한참전에 끝났다고 봐도 무방합니다. 간단하게 컴퓨터를 좀 안다 하는사람들은 샌디브릿지 시절부터 현재에 이르는 카비레이크 CPU까지의 6년간 CPU 성능발전이 얼마나 되었는지 알 것입니다. 쉽게 말해 샌디브릿지에서 카비레이크까지의 CPU 성능향상폭은 50%수준에 그치고 있습니다. 같은 시기에 발전이 이루어진 그래픽카드의 경우 성능향상폭이 200%가 넘었음에도 불구하고 말이죠.

해당 이유에는 무어의 법칙이 유지되지 못하는 이유도 있을 뿐만 아니라 인텔과 비교되는 AMD의 CPU개발이 뒤떨어진 이유가 더 큰 문제로 자리잡고 있었습니다. 2013년 출시된 비쉐라 FX8300 8코어 제품이 2011년 개발된 인텔 샌디브릿지 제품을 이기기는 커녕 한참 뒤로 밀려있다 보니 반사이익을 얻을 수밖에 없었고 이는 곧 CPU개발속도의 멈춤을 의미하기도 했습니다. 결국 샌디브릿지부터 시작하여 카비레이크 CPU까지 성능향상이 그렇게 발전하지 못했던 이유라고 할 수 있겠습니다.

그러다보니 CPU 집적도를 높이기보다는 2코어 이상의 다중코어 CPU를 개발하게 되었고 그것을 이용하여 무어의 법칙은 계속해서 유지되게 됩니다. 하지만 역시 IT업계에 종사한다는 분들은 다 아시겠지만 멀티 프로세서를 100% 사용하는 경우는 거의 존재하지 않습니다. CPU 클럭인 4Ghz의 벽도 넘지 못해서 다른 방향으로 발전을 유지해 왔던 무어의 법칙은 다중코어 외에도 L2캐시 및 L3캐시 용량 증가 및 아키텍쳐 변화를 통해 성능향상을 유지해오고 있습니다.  

CPU 및 메모리(램)분야에서 경제성의 이유를 통해 무어의 법칙이 깨졌지만 아직 가능성은 존재합니다. 컴퓨터 속도를 올리는 방법은 무궁무진하기 때문입니다. 예를들면 예전에 IBM에서 저장밀도를 100배까지 올릴 수 있는 기술을 개발한 적이 있었는데 상용화 되려면 최소 10년이상 걸릴지도 모르지만 아직 플래시메모리 분야는 무어의 법칙이 현재진행중인 분야 중 한 곳이기도 합니다.

무어의 법칙 외에 또 다른 법칙이 있다?

IT업계에서 논할만한 법칙은 무어의 법칙 외에 또다른 법칙 몇가지가 있습니다. 간단하게 살펴보자면 2002년 삼성전자 황창규 사장이 발표한 일명 황의 법칙이 있었습니다. 메모리의 발전속도가 1년에 2배씩 증가할 것이라고 주장했었는데 황의 법칙은 낸드플래시 메모리가 꾸준하게 발전하며 어느정도 증명이 되는듯 하였습니다. 

하지만 혹시나가 역시나라고 황의 법칙을 발표한지 8년만에 법칙이 깨지고 맙니다. 이유는 다른데 있는 것이 아니라 램 용량은 높아지는데 비해 가격은 하락세를 타게 되자 더이상 수지타산이 맞지 않게 되었고 메모리분야의 치킨게임으로 인해 메모리 가격이 더욱더 하락세를 보이게 되자 황의 법칙이 깨지고 만 것입니다. 현재는 모바일기기(스마트폰)에 들어가는 메모리소모로 인해 컴퓨터에 장착되는 D램의 수요가 부족해지자 가격이 다시 상승하고 있지만 이것 또한 현재 기준일 뿐 언제 또 다시 가격이 하락하게 될지는 아무도 장담할 수 없습니다.

대한민국에 황의 법칙이 있다면 중국에는 왕의 법칙이라는 것이 있습니다. 중국의 디스플레이 업체 BOE 왕둥성 회장은 LCD 패널 가격은 3년마다 절반으로 하락한다는 왕의 법칙을 자사의 제품에 전략적으로 적용하고 있다고 합니다. 어떨게 보면 인텔 고든무어의 무어의 법칙, 삼성전자 황창규 사장의 황의 법칙을 따라가는 듯한 발언을 하며 실제 적용중에 있는데요 이 말 뜻은 실제 LCD 패널 가격이 3년 주기로 50%씩 하락하기 때문에 기존 제품보다 두배 이상 성능이 높은 제품을 판매해야만 수익을 유지할 수 있다는 뜻이기도 합니다.

왕의 법칙은 2012년 발표한 이후 지금까지 유지되고 있는데 중국은 제조원가가 저렴하며 대량생산으로 물량전이 가능하며 내수시장만 선점하더라도 워낙에 인구가 많기 때문에 큰 이익을 볼 수 있다는 이유에서 이러한 왕의 법칙을 주장한게 아닌가 싶기도 합니다. 

황의 법칙,왕의 법칙등 모든 법칙들은 PC와 모바일간의 용량증가 또는 속도증가를 예측하여 내놓은 법칙이지만 황의 법칙이 8년만에 깨졌고 무어의 법칙이 인텔은 아직 깨지지 않았다고는 하지만 실제 CPU 발전속도만 봐도 깨졌다고 봐도 될정도인데 비해 왕의 법칙은 성능향상이 아닌 가격하락이 주된 요인이기 때문에 디스플레이 수요에 따른 변동이 클 수 있으므로 황의 법칙과 마찬가지로 빠른 시간안에 법칙이 깨질 우려가 있습니다.

지금까지 컴퓨터 기초지식 중 대표적으로 무어의 법칙 그리고 황의 법칙, 왕의 법칙등 다른 법칙도 간단하게 알아보았습니다. 어짜피 컴퓨터 성능이나 모바일 성능이 무한정 올라가는 것은 제조단가가 끝없이 상승하기 때문에 언젠가는 깨질 법칙들이었습니다. 단지 그 시기를 알 수 없었을 뿐이죠. 왕의 법칙 이후에는 무슨 법칙이 출현하게 될지 궁금해집니다.