칩 퓨처

반도체의 미래가 모든 것의 미래다!

임준서 지음

21세기북스 2025년 05월 16일 출간 국내도서 : 2025년 04월 23일 출간

작품소개

책소개

냉전 시대에는 핵무기가 가장 중요한 전략 자산이었다면, 시스템 산업이 지배하는 이 시대의 최고 전략 자산은 반도체다. 이 시대 인류에게 ‘전부’가 되어버린 반도체를 어떻게 보아야 할 것인가? 30년간 글로벌 반도체 연구와 사업 현장을 누빈 임준서 연세대학교 시스템반도체공학과 교수는 종합적으로 조망하는 망원경과 세밀한 부분을 들여다보는 현미경이 모두 필요하다고 역설한다. 그리고 그는 『칩 퓨처(CHIP FUTURE): 반도체의 미래가 모든 것의 미래다!』에서 단순한 기술 경쟁 서사를 넘어, 다양한 문화적·철학적 관점에서 반도체 산업의 미래를 조망한다. 저자는 지중해 해변에서 서퍼들을 관찰하면서 파도를 읽는 경험으로 혁신의 비밀을 풀어낸다. 파도를 읽는 경험과 타이밍, 기다림이라는 메타포어(Metaphor)를 세계적인 반도체 기업의 사례에 빗대어 설명함으로써 독자들의 몰입을 끌어내고 있다. 또한 반도체의 파도를 읽는 데 있어 가장 핵심이라고 할 수 있는 3가지 렌즈를 제시한다. 혁신과 생태계, 지정학이 그것이다.

반도체 패권을 읽는 3가지 렌즈
혁신, 생태계, 지정학

첫째, 혁신의 렌즈. 반도체 산업은 현재 다양한 병목 문제에 처해있다. 특히 상상력의 병목을 지적한다. 2030년이 되면 웨이퍼 10억 장을 생산할 수 있는 시대가 도래한다. 기업들은 상상력을 발휘해 내부 목표가 아닌 시장과 동기화된 목표를 가지고 혁신의 로드맵을 마련해야 한다. 무어의 법칙이라는 기술 혁신의 로드맵의 확장성을 가능케 한두 가지 힘, 구현력과 함께 제안력을 확보하지 못하면 모든 투자는 낭비에 그칠 수 있다고 지적한다.

둘째, 생태계 렌즈. 이 책에서 저자는 한국 반도체 산업의 위기를 ‘낙타의 등을 부러뜨린 마지막 지푸라기’로 비유한다. 마이크로소프트가 왜 닫혀있던 윈도우를 열었는지, 폐쇄적인 전략을 고집했던 인텔이 몰락하고 대만의 개방형 팹리스 생태계가 전 세계를 쥐고 흔드는지 등의 사례를 통해 한국의 반도체 산업이 창의성을 발현할 열린 생태계의 방향을 제시한다.

셋째, 지정학 렌즈. 현대 지정학의 판도를 바꾸어놓은 반도체. 트럼프의 대중 제재는 역설적으로 중국의 결속을 강화했고, 화웨이에 대한 미국의 암살 시도는 역효과를 내고 있다. 또한 반도체 기술을 방패로 삼아 중국의 침공을 견제하는 대만 등 현재 반도체 패권 전쟁의 맥락을 짚어보며 미래의 전략적 국경을 어떻게 확대할지 제안한다. 한국의 블루존 찾기는 제2 라그랑주 포인트라는 전략적 균형점을 어떻게 확보하는지에 달려있다고 역설한다.

지금까지 대한민국 경제는 반도체에 크게 의존해왔다. 그러나 반도체 혁신과 생태계, 지정학의 판도가 바뀌며 미래 전망이 안갯속처럼 불투명하다. 우리가 반도체 산업의 주도권을 되찾아올 전략은 무엇인가? 삼성전자와 SK하이닉스의 운명은 어떻게 될 것인가? 이들에게 필요한 혁신과 전략은 무엇인가? 『칩 퓨처(CHIP FUTURE): 반도체의 미래가 모든 것의 미래다!』는 그 해답을 상세히 그리고 설득력 있게 제시한다.

특히, 8가지의 핵심 조언은 반도체 패권 시대를 헤쳐나가는 데 매우 긴요하다.
① 반도체 전략 탱크로 미래를 예측하고 설계하라.
② 시스템 아키텍처로 기술 혁신의 설계자가 돼라.
③ 패키징, 양자 컴퓨팅, 우주, 에너지의 전략적 국경을 확장하라.
④ 품질과 완성도에서 절대 경쟁력의 기반을 다져라.
⑤ 개방 생태계로 혁신의 속도를 가속화하라.
⑥ 블루존에서 기술 외교의 새 지평을 열어라.
⑦ 대만 위기를 전략적 기회로 전환하라.
⑧ 인지적 다양성으로 지속 가능한 혁신을 이끌어라,

목차

추천사(권오현·경종민·데이비드 멘들로비치)
머리말_반도체 패권 시대를 헤쳐나갈 전략적 통찰의 지도

1장 반도체 산업의 전환점 위기 속 기회
01 반도체 산업의 역사적 전환점
02 세계 반도체 시장은 어디로 가고 있는가?
03 한국 반도체 산업의 도전과 기회

2장 반도체, 지정학의 중심
01 단극에서 다극화 시대로: 미·중 기술 전쟁의 필연성
02 화웨이와 미·중 기술 전쟁: 도화선과 상징
03 미국의 칩 제조 리쇼어링 정책의 불확실성
04 대만의 실리콘 방패: 해협의 긴장과 전쟁 시나리오
05 중국 기술 굴기: 과거의 교훈, 미래의 야망
06 다극화 시대의 균형점

3장 기술 혁신의 로드맵
01 고든 무어의 청사진: 실리콘 혁신의 메트로놈
02 마이크로프로세서 비즈니스의 전환점: 인텔의 혁신
03 EUV 리소그래피: 반도체 미세화의 개방형 혁신
04 원자 스케일로의 도약과 파인만의 예측: 3D 구조와 나노 재료 혁신

4장 비즈니스 모델과 생태계
01 카버 미드의 통찰: 반도체 비즈니스 모델의 기원
02 파운드리 모델: TSMC의 재무제표 읽기
03 재무제표로 읽는 팹리스 모델: 엔비디아의 손익 구조와 리스크
04 2030년 반도체 시장과 생태계

5장 AI와 반도체의 공진화
01 AI 혁명의 두 축: 알렉스넷과 트랜스포머의 진화
02 AI 칩 아키텍처의 진화: GPU에서 NPU, 에지 AI까지
03 엔비디아에 도전하는 AI 칩 경쟁자: AMD, 브로드컴, 스타트업, 빅테크
04 AI 확장성 한계와 인간형 추론으로의 진화: 데이터 고갈과 인간 수준의 추론

6장 기술 융합의 미래: 비선형적 혁신과 지속 가능성
01 칩렛 기술: 이종 결합이 여는 비즈니스 패러다임
02 감지에서 지능으로: 양자 컴퓨팅과 센서 기술
03 데이터센터와 에너지 혁신: SMR과 핵융합 기술의 도전 … 227
04 생물학적 통찰: 시각과 두뇌에서 배우는 기술 혁신

7장 위기와 혁신의 리더십
01 중국 스마트폰 산업: 실험정신과 혁신 리더십
02 애플 생태계 구축: 실리콘 혁신과 글로벌 공급망 전략
03 마이크로소프트의 변신: 폐쇄에서 개방으로
04 인텔의 불확실성: 폐쇄적 전략의 한계와 교훈

8장 반도체 패권의 미래 전략과 통찰
01 반도체 전략 탱크: 미래를 예측하고 설계하라
02 시스템 아키텍트: 기술 혁신의 설계자
03 혁신의 로드맵: 패키징, 양자 컴퓨팅, 우주, 에너지의 미래를 그려라
04 품질과 완성도의 힘
05 개방 생태계: 협력과 혁신의 가속화
06 기술 외교: 블루존에서 기회를 찾다
07 대만 위기를 전략적 기회로 활용하라
08 인지적 다양성과 융합적 사고: 혁신의 원동력

미주

책 속으로

미국의 칩 제조 점유율이 1990년 37%, 2020년 12%, 2022년 10%로 지속 하향해온 추세를 「CHIPS Act」를 통해 바꾸어 2032년 14%까지 공급망을 복원하겠다는 목표를 상정하고 있다.35 특히 10nm 이하 칩은 현재 대만과 한국이 각각 70%와 30%를 생산하고 있는데 2032년까지 미국이 0%에서 28%까지 확대하여 해당 부문에서 선도적인 위치를 확보하겠다는 목표를 제시하고 있다. 이러한 과정에서 대만의 제조 점유율은 현재 69%에서 2032년 47%로 감소할 것이다. 여기서 주시할 점이 있다. 10nm 이하 노드에서 한국의 파운드리 점유율이 현재 31%에서 2032년 9% 이하로 떨어진다는 비관적 예측이 있다.
【2장 반도체, 지정학의 중심 - 64쪽】

핀펫 기술은 5nm 공정까지 효과적으로 사용되었지만, 3nm 이하 공정에서는 한계를 드러냈다. 이를 극복하기 위해 도입된 기술이 GAAGate-All-Around이다. GAA는 게이트의 모든 면에서 채널을 완전히 둘러싸는 구조로, 전류 흐름을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다. 이는 핀펫 대비 전력 효율성을 30% 이상 개선하고, 고성능과 저전력을 동시에 달성할 수 있는 기반을 제공한다. 삼성전자가 2022년 3nm 공정에 GAA 기술을 최초 적용했고 TSMC는 2025년 말 2nm 공정부터 도입할 예정이다. GAA 기술은 스마트폰과 AI 칩의 성능과 저전력을 확보하는 데 혁신적 접근 방식으로 자리 잡았다.
【3장 기술 혁신의 로드맵 - 121~122쪽】

파운드리 시장은 2023년 1,281억 달러에서, 2024년 약 1,400억 달러, 2032년까지 2,600억 달러 규모로 연간 7.2% 지속해서 성장할 것이라는 게 포춘 비즈니스 인사이트의 예측이다. 2024년 기준, TSMC는 시장 점유율 약 65%로 압도적인 우위를 차지하고 있다. 그 뒤를 이어 삼성전자가 15%, UMC와 SMIC가 6% 내외, 글로벌파운드리가 5%대의 점유율로 추정된다. 향후 인텔 파운드리의 비즈니스 재편과 지정학적 리스크가 이 시장의 중요한 변수이다. TSMC는 2024년 매출은 전년 대비 30% 성장한 901억 달러이다. 이는 엔비디아, 애플, 퀄컴 등 성장성 높은 고객과 함께한 결과이다.
【4장 비즈니스 모델과 생태계 - 164~165쪽】

엔비디아 H100 GPU는 HBM2e 메모리를 통해 초당 1TB 이상의 대역폭을 제공하여, GPT-4와 같은 초대형 모델의 훈련과 추론을 가능하게 했다. 하지만 데이터 고갈 문제와 새로운 아키텍처의 등장으로 인해 AI 모델의 스케일링은 반도체 기술의 변화를 요구한다. 이러한 요구를 충족하기 위해 GPU의 HBM 메모리 대역폭 확대, NPU 칩 고성능화, GPU 연산 기능을 일부 메모리 쪽으로 통합하는 PIM 기술, 데이터 전송 속도를 높이고 에너지 소모를 줄이는 실리콘 포토닉스 기술 등이 주요 기술 혁신 분야로 부상했다.
【5장 AI와 반도체의 공진화 - 206쪽】

망막의 특정 신경절 세포는 빠른 움직임과 빛의 급격한 변화에 민감하다. 이러한 특성을 활용하는 것이 이벤트 기반의 비전센서 EVS(Event Based Vision Sensor)이다. 전통적인 프레임 기반 카메라와 달리, EVS 센서는 변화가 있는 부분만을 감지한다. 이를 스파이킹(Spiking) AI 모델과 연계할 수 있다. 이렇게 하면 실시간 인식, 동작 감지 등에서 특히 빠른 응답을 요구하는 자율주행이나 로봇 분야에서 유익하게 활용될 수 있다. 생물학적 시각 시스템에서 영감을 얻어, 중심와의 선택적 정보 처리 방식은 AI의 어텐션 메커니즘에 적용할 수 있다. AI 모델에 맞는 ‘어텐션 맵(Attention Map)’을 생성하여 입력 데이터에서 중요한 특징을 추출한다. 이를 통해 AI 모델은 인간의 시각처럼 중요한 정보에 집중하는 ‘주의 집중’ 메커니즘을 구현할 수 있다.
【6장 기술 융합의 미래: 비선형적 혁신과 지속 가능성 - 236~237쪽】

마이크로소프트의 자본 지출 비중은 2014년 6%에서 2019년 11%, 2024년에는 16%로 증가했다. 특히 2024년에는 AI와 클라우드 인프라에만 400억 달러를 투자했다. 이 중 상당 부분은 GPU 칩과 고성능 네트워킹에 투입되었고, 이 자원은 120개 이상의 데이터센터에 설치된다. 이러한 전략이 지속해서 수치적 성과로 연결될지는 미지수다. 하지만 지난 10년간 개방형 전략으로 변신한 마이크로소프트의 기업 가치는 2014년 3,000억 달러에서 2024년 3조 달러로 10배 성장했다. 마이크로소프트는 오픈AI에 대한 전략적 투자와 협력을 통해 AI 기술 발전을 선도하고 있다. 하지만 새로운 도전과 리스크도 동반되고 있다. 오픈AI의 애저 플랫폼에 대한 높은 의존도로 인해 폐쇄적 생태계 형성에 대한 우려가 제기되고 있다. 이는 기술의 상호 운용성을 제한하고 AI 생태계의 다양성을 저해할 가능성이 있다.
【7장 위기와 혁신의 리더십 - 262~263쪽】

브루킹스 연구소는 단순한 대만해협 봉쇄만으로도 세계 반도체 공급망이 마비될 수 있다고 경고하고 있다. 이러한 불확실성 속에서 글로벌 기업들은 ‘Taiwan+1’ 전략(대만 외 추가 생산기지 확보 전략)을 통해 생산 기지를 다변화하는 움직임을 보인다. 이는 한국에게 기회의 창을 열어주고 있다. TSMC의 주요 고객사들이 리스크 분산을 위해 대체 공급처를 찾고 있는 지금이야말로 한국이 글로벌 반도체 공급망에서 핵심적인 역할을 할 수 있는 전략적 시점이다. 특히 애플, 퀄컴, AMD와 같은 세계적인 팹리스 기업들이 삼성전자를 주요 대안으로 고려하도록 만드는 일이 긴요하다.
【8장 반도체 패권의 미래 전략과 통찰 - 294쪽】

출판사 서평

크리스 밀러의 『칩 워』가 미국의 관점에서 반도체 전쟁을 다뤘다면, 『칩 퓨처(CHIP FUTURE): 반도체의 미래가 모든 것의 미래다!』는 다국적 시각, 특히 중국, 대만, 그리고 한국의 렌즈로 AI를 포함한 반도체 산업을 조망한다는 것이 핵심이다. 특히 중국의 스마트폰 기업 VIVO 회장이 저자에게 선물로 준 노자의 『도덕경』에서 영감을 얻은 ‘경계에서의 혁신’ 개념을 강조하고 있다는 것이 특징이다.
즉, 한국형 반도체 패권 전쟁의 해답을 알 수 있는 가장 적합한 도서임에 틀림이 없다.

이 시대 최고의 전략자산을 앞세운 패권 전쟁
미국-리쇼어링, 중국-기술 굴기, 대만-실리콘 방패 전략

이 시대 최고 전략자산은 반도체다. 스마트폰, 클라우드 컴퓨팅, 자율주행차, 데이터센터와 같은 첨단 산업뿐 아니라 유도미사일, 드론 등 군사 무기의 핵심 기반이 된다. 이제 반도체는 국가와 산업의 미래를 좌우하는 필수 불가결한 요소가 되었다. 즉 무기화된 상호 의존성(Weaponized interdependence)으로 현대 지정학의 중심에 섰다. 따라서 반도체 산업을 조망할 때는 지정학이 중심 키워드 중 하나가 되어야 한다. 미·중 기술 패권 경쟁의 역사적 맥락을 파악하고 미국의 리쇼어링과 중국의 기술 굴기, 대만의 실리콘 방패 전략 등 반도체 패권 전쟁의 현실과 전개 방향을 검토하며 다극화 시대의 시사점을 통해 글로벌 반도체 지정학의 미래를 논의해야 한다.

반도체 기술 혁신 로드맵
수요 흐름과 혁신 생태계를 재창조하는 고도의 프레임워크

반도체 기술 혁신 로드맵은 ‘미세화’를 중심으로 이른바 ‘무어의 법칙’이 이끌었다. 속도가 빠르면 완급을 조절하고, 늦으면 혁신의 속도를 내면서 전반적인 혁신 속도를 유지했다. 이러한 조정 메커니즘은 반도체 산업 전반에 투자와 연구개발, 사업화가 로드맵의 틀에 맞춰 정렬되도록 만드는 핵심적인 역할을 해왔다.
하지만 저자는 불확실하고 모호한 경계에 서 있는 지금이야말로 획기적인 혁신이 이루어진다고 본다. 정해진 로드맵 안에서 컴퓨팅 성능을 2배로 높이고 원가를 낮추는 혁신은 잘 수행했지만, 컴퓨팅 파워와 메모리 대역폭 혁신의 경계 지점에서 HBM이 탄생했고, 메모리와 로직의 경계에서 PIM 아키텍처가 등장했다. AI 모델의 발전 속도를 반도체 혁신 속도가 따라가지 못하면서 탄생한 인지 모델 등과 같은 혁신의 사례를 통해 지금 우리가 원자 수준의 정밀도를 향해 도전해야 하는 당위성을 설명한다.

반도체 비즈니스 모델과 생태계 진화
파운드리, 펩리스, IDM 모델 간 경쟁과 협력의 방정식

카버 미드의 실리콘 파운드리에 대한 선견지명과 자유로운 기업가 정신의 만남을 계기로 기술적 지형이 바뀌는 사건이 있었다. 이를 통해 우리가 알 수 있는 점은 반도체 전쟁에서 승기를 잡기 위해서는 끊임없이 혁신의 흐름을 읽고 비즈니스 모델을 새로 짜야 한다. 무어의 기술 로드맵도 비즈니스 모델로 연결되지 않았으면 허상에 불과했을 것이다. 타이밍을 맞춰 로드맵을 재편하는 노력도 필수이다.
특히 메모리 산업에 비해 취약한 시스템 반도체와 한국의 팹리스 생태계가 국내용 갈라파고스가 되지 않기 위해서는 DRAM의 성공신화에서 벗어나는 패러다임의 전환과 다양한 전문성을 결집하고 개방형 혁신을 통해 글로벌 경쟁력을 확보해야 함을 선명하게 제시하고 있다.

AI 발전과 공진화하며 새로운 차원의 혁신을 열다
경계 없는 융합과 변화로 비선형적 혁신을 이어가는 반도체 생태계

반도체 기술을 새로운 장벽 앞에 서 있다. AI가 마주하고 있는 데이터 고갈 문제와 인간 수준의 추론 능력 확보 문제를 반도체 관점에서 다시 풀어내야 한다. 기술 혁신은 결코 선형적인 발전의 연속이 아니다. 이종 결합, 생물학적 통찰, 핵분열을 넘어선 핵융합 등 에너지 문제 또는 새로운 제조 공정과 같은 비선형적 혁신으로 전환되고 있다. 기존 한계를 뛰어넘어 기술 간 융합과 새로운 접근 방식이 필요하다.

저자는 맨해튼 프로젝트에서 원자폭탄 개발에 참여했던 인재들을 흩어지지 않고 결집시켜 새로운 미션을 부여해 탄생한 ‘랜드 연구소’ 사례에 주목한다. 폰 노이만, 허먼 칸 같은 학자들이 현대 컴퓨터 아키텍처의 기반을 확립했고, 핵전략 같은 국가 주요 전략을 수립했다. ‘랜드 연구소’의 성공 모델을 한국형으로 재해석하여 반도체와 AI 분야에서는 이러한 독립적 싱크탱크가 필요함을 지적한다.

또한, 저자는 ‘경계를 넘나드는 기술적 공진’을 위해 융합형 인지 사고를 갖춘 인재 양성을 강조한다. 이러한 인재들은 기술 개발 단계부터 시장성을 고려하고 글로벌 트렌드를 읽어 새로운 비즈니스 기회를 포착한다. 아키텍처 설계부터 비즈니스 모델 개발과 전략 수립까지 아우르는 통합적 시각을 가진 인재야말로 미래 경쟁력의 핵심이 될 것이다. 특히 AI 시대를 맞아 인지적 다양성과 융합적 사고의 중요성이 더욱 부각되고 있는 이 시점에서 더욱 주목해야 할 부분은 지속 가능한 혁신의 핵심 동력이 바로 인지의 다양성에 있다는 것이다.

『칩 퓨처(CHIP FUTURE): 반도체의 미래가 모든 것의 미래다!』는 한국의 반도체 산업에 대한 저자의 애정과 고민의 결과물이다. 단순한 기술 경쟁 서사를 넘어, 다양한 문화적, 철학적 관점에서 반도체 산업의 미래를 조망한다. 이 책이 한국 반도체 산업의 불확실한 미래를 헤쳐나갈 전략적 사고의 단초를 제공했으면 하는 바람이다.

작가정보

저자(글) 임준서

연세대학교 시스템반도체공학과 교수. 30여 년간 실리콘밸리와 삼성전자 등에서 축적한 반도체 설계와 사업 경험을 바탕으로 칩 비즈니스 전략을 이론화·체계화하고 있다.
혁신적 생태계 접근을 통해 차세대 AI 반도체 전문 인력을 양성하며, 비즈니스와 지정학적 통찰력을 겸비한 공학자 육성에 주력하고 있다. 주요 연구 분야는 마이크로 아키텍처, 진화 연산 등이다.
서울대학교 원자핵·전자공학 학사, KAIST 전기전자공학 박사. 실리콘밸리 샌드크래프트에서 MIPS 마이크로프로세서 설계, 파이온 네트워크 스위치 패브릭, LG전자기술원 멀티미디어 SOC 개발을 거쳐서, 삼성전자 DS부문 센서사업팀장(부사장)을 역임했다.