중국과 물리학은 곧 끝없는 컴퓨팅 능력에 대한 우리의 꿈을 깨뜨릴 것입니다

실리콘 칩 트랜지스터는 너무 작아서 물리적 한계에 접근하고 있습니다. 그리고 시진핑이 대만을 침공하기로 결정하면 이러한 제품을 많이 만드는 회사는 다소 방해를 받을 수 있습니다.

1950년대에 나는 트랜지스터를 구입하는 데 상당한 용돈을 썼습니다. 그것은 바닥에서 세 개의 와이어가 튀어나온 작은 금속 원통(직경 약 5mm, 깊이 7mm)이었습니다. 저는 제가 만들고 있는 작은 라디오를 위해 그것이 필요했고, 그것을 구입하는 것은 아일랜드 시골에 사는 젊은이에게는 큰 일이었습니다. 당황한 부모님은 아들이 손가락과 엄지손가락 사이에 쥐고 있는 이 장치가 왜 흥미로울 수 있는지 이해할 수 없었습니다. 그리고 솔직히 말해서 그들을 비난할 수도 없었습니다.

이제 60년을 앞으로 보냅니다. 제가 최초의 트랜지스터 사진을 찾는 데 사용한 iPhone에 구동되는 A13 프로세서에는 손톱보다 크지 않은 실리콘 조각, 즉 "칩"에 85억 개의 트랜지스터가 새겨져 있습니다. 차세대 칩에는 인간 염색체 직경만큼 작은 트랜지스터가 탑재될 것입니다.

유한한 공간에 점점 더 많은 트랜지스터를 집어넣는 이러한 능력은 우리에게 무어의 법칙(집적 회로의 트랜지스터 수가 약 2년마다 두 배로 증가한다는 관찰)을 제공했으며, 이로 인해 컴퓨터 성능은 매년 두 배로 증가했습니다. 우리 대부분이 기억하는 한 2년. 어떻게 이런 일이 일어났는지에 대한 이야기는 엔지니어링 및 제조의 탁월함에 대한 흥미진진한 이야기이며 크리스 밀러(Chris Miller)가 베스트셀러 책인 칩 전쟁(Chip War)에서 훌륭하게 설명합니다. 이 책은 "글로벌 영국"을 기술 초강대국으로 만드는 환상을 품고 있는 모든 토리당 장관들이 읽어야 할 내용입니다.

그러나 기술의 오랜 발전으로 인해 안일함과 오만함이 찾아왔습니다. 우리는 긴급한 문제를 해결하는 데 필요한 것이 더 많은 컴퓨팅 성능뿐이라면 문제가 해결되었다고 생각할 수 있다는 생각에 이르렀습니다. 오늘은 아닐 수도 있겠지만, 내일은 확실히 그럴 것입니다.

여기에는 적어도 세 가지 문제가 있습니다. 첫 번째는 인류의 가장 시급한 문제 중 다수가 컴퓨팅으로는 해결될 수 없다는 것입니다. 이것은 실리콘 밸리에 새로운 소식이지만 사실입니다. 두 번째는 무어의 법칙이 곧 물리학 법칙에 어긋난다는 것입니다. 우리는 트랜지스터의 중요한 부분인 전류가 흐르는 "게이트"가 2나노미터(nm – 10억분의 1미터)에 가까워지고 실리콘 원자의 직경이 0.2nm가 되는 지점에 도달했습니다. 게이트 폭은 실리콘 원자 10개 정도에 불과하며, 이 시점에서 원자 사이의 모든 종류의 어색한 상호 작용이 발생하기 시작하고 제조가 실제로 문제가 됩니다.

세 번째 문제는 ChatGPT와 같은 대부분의 기계 학습(또는 AI) 시스템을 구동하는 Nvidia 칩을 포함하여 기술 업계가 미래를 걸고 있는 최고급 칩의 공급망에 두 가지 중요한 병목 현상이 있다는 것입니다.

병목 현상 A가 발생한 이유는 실리콘에 2nm 트랜지스터를 "인쇄"할 수 있는 극자외선 리소그래피 기계를 만들 수 있는 회사가 세계에서 단 하나(네덜란드의 ASML)뿐이기 때문입니다.

MIT Technology Review에서 설명했듯이 이 기계는 매우 놀라운 것입니다. "작은 버스 크기에 녹은 주석 방울을 분사하여 특정 파장의 고에너지 자외선을 생성하는 시스템을 포함하여 100,000개의 작고 조화로운 메커니즘으로 가득 차 있습니다." 1초에 50,000번의 레이저를 발사합니다. 한 대를 고객에게 배송하려면 4대의 747이 필요합니다." 그리고 최고급 기계의 가격은 3억 5천만 달러에 달합니다.

병목 현상 B가 존재하는 이유는 소수의 회사만이 2nm 수준의 칩을 제조할 수 있는 능력을 갖고 있고 이들 중 선두 업체인 TSMC가 어디에 기반을 두고 있기 때문입니다. – 대만.

이 두 가지 병목 현상을 합치면 서구 경제의 리더십은 패닉 상태에 빠지게 됩니다. ASML의 독점은 아마도 그다지 전략적 관심사가 아닐 것입니다. ASML은 결국 유럽 회사입니다. 가장 큰 문제는 기계를 제조하는 것이 섬세하고 복잡하며 시간이 많이 걸리는 사업이라는 것입니다. 그리고 Financial Times에 따르면 현재 수주 잔고가 400억 달러에 달합니다.