안녕하세요, 오늘은 여러분이 꼭 알아야 할 흥미로운 이야기, 바로 〈반도체〉에 대해 이야기해 볼게요. 반도체가 왜 21세기 산업의 쌀이라고 불리는지 궁금하지 않나요?
반도체는 우리가 사용하는 스마트폰, 컴퓨터, 게임기에서부터 자동차, 의료기기, 항공우주, 방위산업에 이르기까지 모든 첨단 기기에 들어있는 작은 마법 같은 핵심 부품이랍니다. 지금부터 하나씩 차근차근 알아보도록 해요.
◇ 반도체란 무엇일까요=우선 모든 물질은 도체, 반도체, 부도체로 나누어 볼 수 있어요.
△ 도체: 전기나 열에 대한 저항이 매우 작아 전기나 열을 잘 전달하는 물질(금속)
△ 반도체: 전기 전도도가 도체와 부도체의 중간인 물질
△ 부도체: 자유 전자가 거의 없어 전기가 잘 통하지 않는 물질(유리나 플라스틱)
예를 들면, 금속은 전기가 잘 통하는데, 고무는 전기가 통하지 않잖아요? 그 사이 어딘가에 속하는 물질이 바로 반도체랍니다. 다시 말해 반도체는 전기를 잘 통하게도 하고, 잘 통하지 않게도 할 수 있는 신기한 물질이에요. 전기가 흐르는 것을 조절할 수 있는 능력이 있는 물질이랍니다. 실리콘(규소)이 대표적인 반도체 재료로 쓰입니다.
◇ 반도체에 쓰이는 재료는
△ 실리콘(Silicon): 가장 많이 사용되는 반도체 재료로, 모래에서 추출됩니다.
△ 갈륨비소(Gallium Arsenide): 고속 처리가 필요한 고성능 반도체에 사용됩니다.
△ 탄화규소(Silicon Carbide): 고온이나 고전압 환경에서 사용됩니다.
◇ 반도체의 종류는?
반도체는 크게 두 가지 종류로 나눌 수 있어요.
△ 메모리 반도체 (기억하는 반도체): 정보(데이터)를 저장하는 역할을 해요.
- D램(DRAM): 컴퓨터, 스마트폰에서 사용됨 (전원이 꺼지면 데이터가 사라짐)
- 낸드플래시(NAND Flash): USB, SSD, 스마트폰에서 사용됨 (전원이 꺼져도 데이터 유지)
△ 시스템 반도체 (생각하는 반도체)
데이터를 계산(연산)하고, 기계를 제어하는 역할을 해요. 메모리 반도체가 정보 저장을 목적으로 한다면 시스템 반도체는 정보 처리를 목적으로 합니다.
- CPU (중앙처리장치): 컴퓨터, 스마트폰의 두뇌
- GPU (그래픽처리장치): 게임 그래픽, 인공지능 학습 등에 사용
- AI 반도체: 인공지능 학습을 돕는 최신 기술
◇ 반도체는 어떻게 만들어질까? (제조 공정)
반도체는 작은 칩 하나를 만들기 위해 여러 복잡한 과정을 거쳐요.
① 설계 (디자인): 칩 안에 들어갈 회로를 설계해요. 작은 칩 안에 수십억 개의 회로가 들어가요!
② 웨이퍼 가공 (반도체 원판 만들기): 실리콘을 녹여서 동그란 모양의 얇은 판(웨이퍼)을 만들어요. 이 위에 회로를 새길 준비를 해요.
③ 노광 (회로 새기기): 빛을 이용해 웨이퍼 위에 아주 작은 회로를 새겨 넣어요. 마치 스탬프를 찍는 것처럼 작업해요.
④ 식각 (회로 조각하기, 에칭): 불필요한 부분을 깎아내고 필요한 부분만 남겨요.
⑤ 금속배선 (전기 흐르게 하기, 증착): 웨이퍼 위에 얇은 금속막을 입혀서 전기가 잘 흐르게 한다. 미세한 배선을 연결해 반도체가 제대로 작동하게 해요.
⑥ 패키징 (완성하기): 작은 반도체 칩을 보호하고, 기기에 넣을 수 있도록 완성해요.
◇ 세계 반도체 시장 규모
반도체는 전 세계적으로 엄청나게 큰 시장이에요. 2024년 기준으로 반도체 시장 규모는 6260억 달러(한화 약 903조6875억원)를 기록했다. 이와 함께 2025년 반도체 매출은 총 7050억달러(한화 약 1019조5005억원)에 이를 전망이다. 이는 자동차, 스마트폰, 컴퓨터 등 다양한 제품에 반도체가 사용되기 때문이에요.
메모리 VS 비메모리 시장규모 비교
비메모리 반도체가 전체 반도체시장에서 차지하는 비중은 76%로, 메모리 분야에 비해 압도적인 규모를 차지하고 있습니다.
◇ 한국의 반도체 분야 위상
한국은 반도체 분야에서 세계적인 선두주자예요. 특히 메모리 반도체 분야에서는 삼성전자와 SK하이닉스가 세계 시장을 이끌고 있어요. 한국의 반도체 기술은 매우 뛰어나고, 많은 나라들이 한국의 반도체를 사용하고 있답니다.
◇ 세계 반도체 시장 강자는 누구?
△ 삼성전자: 세계 1위 메모리 반도체 기업
△ SK하이닉스: D램, 낸드플래시 강자
△ TSMC(대만): 세계 최대 반도체 위탁생산(파운드리) 기업
△ 인텔(미국): CPU 시장의 강자
△ 엔비디아(미국): AI 반도체 리더
◇ 한국 반도체의 시작은?
한국은 1965년 미국 기업과의 합작으로 트랜지스터 조립을 시작했어요. 이후 1980년대 들어 삼성·현대·LG 등이 본격적으로 반도체 개발에 뛰어들며 빠르게 성장하기 시작했어요. 특히 삼성은 1983년 64K D램(컴퓨터 메모리) 개발에 성공하며 세계 3위권에 올랐죠. 삼성은 64K D램 이후로 256K→1M→4M D램을 차례로 개발했어요. 1992년 64M D램으로 세계 1위에 오르며, 2000년대에는 1G·4G D램까지 개발하며 '메모리 반도체 왕국'이라는 별명을 얻었답니다! 지금은 세계에서 가장 중요한 반도체 생산국 중 하나로 자리잡았을 뿐만 아니라 시스템 반도체와 파운드리 분야에서도 투자를 확대하고 있습니다.
삼성 창업주인 고(故) 호암 이병철 회장은 1984년 기흥 반도체공장 준공식에서 “삼성이 투자 여력이 있어 반도체에 대규모 투자를 한 것은 아니다”라면서 “반도체를 성공시켜야 첨단산업을 꽃피울 수 있다는 확신에 따라 가용 자원을 총동원해 사업을 추진한 것”이라고 강조한 바 있습니다. 한 기업인의 미래를 내다보는 혜안이 국가 경제를 일으킨 원동력이 되는 순간이었습니다. 이재용 회장도 최근 '독한 삼성'을 주문하며 AI 반도체 등 미래 사업에서 근본적 기술 경쟁력 회복을 촉구해 눈길을 모으기도 했습니다.
삼성전자의 선전에 힘입어 1984년 12억5000만달러에 불과했던 국내 반도체 수출액은 지난해 1419억달러(한화 205조원)로 114배 늘어났습니다. 전체 수출의 20.7%를 차지하는 효자 품목임을 입증하는 결과입니다.
AI, 클라우드, 전기차 등 신산업의 확장과 반도체 기술 고도화가 가속화되면서 국내 반도체 산업의 중요성은 더욱 커질 전망입니다.
이제 여러분도 반도체가 왜 중요한지 알게 되었죠? 반도체는 우리의 일상생활을 편리하게 만들어주는 중요한 기술이에요. 앞으로도 반도체에 많은 관심을 가져보세요!
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최지호 기자 jhochoi@etnews.com