존 랜체스터 · 실리콘 밸리에 실리콘 넣기: 마이크로칩 만들기 · LRB 2023년 3월 16일

다음과 같은 오래된 장면을 상상해보세요. 작가가 식탁에 앉아 일하는 척하고 있습니다. 40년 전에 설정해 보세요. 보수당이 집권하고 모든 것이 망가졌지만 우리의 주제는 작가의 것입니다. 테이블 위에는 타자기가 있습니다. 한쪽에는 라디오가 있고 다른 쪽에는 전화기가 있습니다. 또한 객실에는 냉장고, 오븐, 호브, 토스터, 자동차 열쇠 세트 및 진공 청소기가 있습니다. 이제 40년 후 같은 장면으로 빨리감기해 보겠습니다. 보수당이 다시 집권했고 모든 것이 다시 무너졌습니다. 방(그리고 아마도 작가)은 조금 더 빛나지만 방에 있는 물건은 거의 동일합니다. 적어도 노트북을 타자기로, 모바일을 유선전화로, 다이슨을 후버로 바꾸면 동일한 기능을 제공합니다.

그러나 한 가지 큰 점은 다릅니다. 1983년에 그 부엌에는 소수의 트랜지스터만 있었는데, 그 모두는 이름에서 힌트를 찾을 수 있듯이 트랜지스터 라디오에 들어 있었습니다. 2023년에는 가정용 물건 목록의 모든 품목이 각각 수천, 수백만, 수십억 개의 트랜지스터로 구성된 마이크로칩을 사용합니다. 오븐, 냉장고, 진공청소기, 자동차 열쇠, 라디오, 스피커 등 이제 모든 제품에 마이크로칩이 포함되어 있습니다. 일반 자동차에는 수십 개가 들어 있습니다. 고급 자동차에는 천 개가 들어 있습니다. 그리고 그것은 20세기 중반의 표준적인 소비재일 뿐이다. 우리가 금세기의 신기술이라고 생각하는 것들은 인류가 만든 가장 복잡하고 아름다운 인공물 중 일부입니다. 주로 그 안에 들어있는 칩 때문입니다. 글쓴이의 휴대폰은 아이폰 12인데 모뎀용 칩, 블루투스 제어용 칩, 동작 및 방향 감지용 칩, 이미지 센싱용 칩, 무선 충전 및 배터리 관리용 칩, 오디오용 칩 등을 사용한다. 메모리 칩. 이들 모두는 Apple이 다른 회사에서 구입한 것이며, 11,800,000,000개의 트랜지스터가 포함된 Apple이 자체 설계한 A14라는 전화기의 주요 논리 칩에 비하면 모두 단순한 짐승입니다. 작가의 노트북인 MacBook Air는 또 다른 '시스템 온 칩'인 Apple의 M2를 사용합니다. 그 단일 칩에는 20,000,000,000개의 트랜지스터가 포함되어 있습니다. 노트북에는 너무 많은 트랜지스터가 포함되어 있어 작가가 1983년으로 시간을 거슬러 올라가면 지구상의 모든 사람에게 트랜지스터 라디오를 주고 여전히 10억 개가 남아 있을 수 있습니다.

우리가 여기까지 어떻게 왔는지에 대한 지침을 원한다면 Chris Miller의 포괄적이고 놀라운 Chip War보다 더 나은 것은 없을 것입니다. 우리가 40년 전과 다르게 일하고 살고 생각하는 한, 이는 인류가 디지털로 전환하는 데 필요하고 직접적인 원인이었던 마이크로칩을 가능하게 하는 경제 및 통신 혁명 덕분입니다. 이 과정은 진공관에서 시작되었습니다.

유리로 둘러싸인 전구 모양의 금속 필라멘트. 튜브를 통해 흐르는 전류는 스위치를 켜고 끌 수 있어 나무 막대를 가로질러 앞뒤로 움직이는 주판 구슬과 유사한 기능을 수행합니다. 켜진 튜브는 1로 코딩되었고, 꺼진 진공관은 0으로 코딩되었습니다. 이 두 자리는 이진수 계산 시스템을 사용하여 어떤 숫자든 생성할 수 있으므로 이론적으로 다양한 유형의 계산을 실행할 수 있습니다.

진공관을 사용하면 시스템을 다시 프로그래밍할 수 있습니다. 반복적이고 유연하게 사용될 수 있습니다. 튜브를 사용하면 복잡한 계산이 가능했지만 파손되기 쉽고 수리하기가 힘들고 다루기 어려웠습니다. 1946년에 출시된 미국 육군의 세계 최고의 컴퓨터인 ENIAC은 18,000개의 진공관을 사용하여 포병의 궤적을 인간보다 빠르고 정확하게 계산했습니다. 이는 혁명적이었지만 방 크기만큼 효용성이 제한적이었고 평균 이틀에 한 번씩 튜브 하나가 고장날 때마다 기계 전체가 고장났습니다.

진공관을 개선한 사람은 런던 태생의 미국 물리학자 윌리엄 쇼클리(William Shockley)였습니다. 전쟁이 끝난 후 쇼클리는 미국 전화 독점 기업인 AT&T의 연구 부서인 벨 연구소에 근무했습니다. 그는 특정 화학 원소가 1과 0을 인코딩하고 전송하는 유사한 기능을 수행할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 전도성 물질은 전기를 전도합니다. 비전도성 물질은 그렇지 않습니다. 반도체는 그럴 수도 있고 그렇지 않을 수도 있으며, 두 가지 다른 상태에 있을 수 있는 능력으로 인해 이진 계산이 가능해집니다. Shockley는 먼저 반도체 이론을 연구한 다음 그의 동료인 John Bardeen과 Walter Brattain에게 반도체의 전류를 조작하는 실용적인 장치를 연구하도록 했습니다. 1947년 12월 23일 그들은 최초로 작동하는 트랜지스터를 시연했습니다. 이 발명으로 세 사람은 1956년 노벨 물리학상을 수상했습니다.