글쓴이 : SOONDORI
빈티지 잡지 ‘일렉트로닉스 오스트레일리아’ 1989년 4월호에서
* URL : https://archive.org/details/EA1989/EA%201989-04%20April/page/n35/mode/2up
30 Years of Integrated Circuits
30여 년 전인 1958년 9월 12일, TI 엔지니어 잭 S. 킬비는 최초의 집적 회로(IC)를 시연했습니다. 킬비의 초기 발명 이후 IC는 크기가 점점 더 작아지고, 성능과 신뢰성은 더욱 향상되었으며, 비용은 점점 더 낮아져 한때 공상 과학 소설에나 나올 법했던 시스템 개발이 가능해졌습니다.
오늘날 IC의 발명과 이를 보완하는 기술 발전 덕분에 전자 산업은 1960년 250억 달러에서 거의 5천억 달러로 성장했습니다. 이러한 성장은 1990년대 중반까지 9천억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 시장의 변화하는 요구에 부응하기 위해 최신 IC는 메가비트급 집적도에 도달했으며, 1마이크론 이하의 미세 구조를 요구합니다.
킬비의 발명
트랜지스터가 진공관을 대체한 이후, 세계는 복잡한 구성의 부품을 저렴하게 연결할 수 있는 방법을 모색했습니다. 킬비의 발명은 이 문제에 대한 해결책을 제시했습니다.
킬비는 1976년 IEEE Transactions On Electron Devices에 기고한 글에서 이렇게 썼습니다. “최초의 전자 장비는 수십 개의 부품으로 구성되었으며, 수작업 납땜 기술로 쉽게 조립할 수 있었습니다. 각 부품은 용도에 최적화된 공정을 통해 개별적으로 제조되었습니다. 전자 장비가 더욱 복잡해짐에 따라 이러한 공정의 단점이 나타나기 시작했습니다. 장비 비용은 부품 수보다 빠르게 증가했고, 장비의 신뢰성은 그에 따라 저하되었습니다.”
1958년 5월, 킬비는 텍사스주 댈러스로 이사하여 Texas Instruments Semiconductor-Components Division에서 일했습니다. 당시 TI는 초소형화 아이디어를 모색하고 있었고, RCA와 소규모 계약을 맺고 마이크로 모듈(Micro-Module) 개념을 개발했습니다. 이 개념은 크기와 모양이 균일하고 배선이 내장된 개별 부품을 만드는 방식이었습니다. 마이크로 모듈은 조립하여 회로를 형성할 수 있었기 때문에 배선 연결은 필요 없었습니다.
킬비는 마이크로 모듈 방식을 싫어했습니다. 정교한 회로에 많은 양의 개별 부품이 들어가는 문제를 해결하지 못했기 때문입니다. 결국 그는 대안을 모색했습니다.
* 관련 글 : IBM의 Solid Logic Technology
킬비는 기존의 설계 개념을 재검토하는 대신, 이 문제를 재검토했습니다. 그는 나중에 이렇게 말했습니다. “반도체 회사에서 비용 효율적인 방식으로 만들 수 있는 것은 반도체뿐이라는 생각이 들었습니다. 더 깊이 생각해 보니 반도체만 있으면 된다는 결론에 도달했습니다. 특히 저항과 커패시터(수동 소자)는 능동 소자(트랜지스터)와 동일한 재료로 만들 수 있다는 것이었습니다.”
“또한 모든 부품을 단일 재료로 만들 수 있기 때문에, 그 자리에서 제작하고 상호 연결하여 완전한 회로를 형성할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그런 다음 이러한 부품을 사용하여 플립플롭 설계를 재빨리 스케치했습니다. 저항은 실리콘의 벌크 효과(Bulk Effect)를 통해, 커패시터는 P-N 접합을 통해 제공되었습니다.”
획기적인 발견
예비 시험 결과에 고무된 킬비는 집적 회로 제작에 착수했습니다. 유리 슬라이드에 게르마늄 조각을 부착하여 위상 편이 발진기를 제작했습니다. 1958년 9월 12일, 그는 장치에 전원을 연결하고 10볼트 전원을 공급했습니다. 근처 오실로스코프 화면에 사인파가 깜빡였습니다. 댈러스에 있는 텍사스 인스트루먼트(TI) 연구소에서 집적 회로 시대가 시작된 것입니다.
* 관련 글 : 잭 클레어 킬비가 처음 만든 집적회로, IC
킬비의 획기적인 발견에 이어 1961년 TI는 최초의 집적 회로 컴퓨터를 출시했습니다. 킬비가 이끄는 설계팀은 미 공군을 위해 이 컴퓨터를 개발했습니다.
부피가 6.3세제곱인치(16.6cm³)에 무게가 10온스(256g)에 불과한 이 컴퓨터는 600개 미만의 부품으로 구성되어 집적 회로가 실용적이며 더 광범위한 영향을 미칠 잠재력을 가지고 있음을 보여주었습니다. 기존 방식으로 제작된 동일한 장치의 무게는 480온스(약 143g), 부피는 1000세제곱인치(약 283.76세제곱인치)였으며, 8500개의 개별 부품으로 구성되었습니다.
이 새로운 장치는 더 작고, 더 안정적이며, 더 가볍고, 더 저렴한 전자 제품을 만들 수 있다는 기대에도 불구하고, 처음에는 미온적인 반응에 그쳤습니다. 설계자들은 자신이 만드는 ‘부품’이 너무 작아서 보기도, 사용하기도 불편하다는 생각에 불편함을 느꼈습니다. 부품을 자유롭게 꽂고 뺄 수 있는 수작업 설계 작업에 오랫동안 익숙해져 있던 엔지니어들은 분해하기에는 너무 작은 이 새로운 발명품을 어떻게 다루어야 할지 확신하지 못했습니다.
TI의 사장 패트릭 해거티는 집적회로의 중요성을 확신했습니다. 업계의 다른 사람들을 설득하려면 적절한 시연 차량이 필요했습니다. 이러한 생각을 바탕으로 그는 킬비에게 셔츠 주머니에 들어갈 만큼 작으면서도 강력한 계산기를 만들기 위한 팀을 구성해 보라고 제안했습니다.
1967년, TI는 크기가 몇 배나 되는 계산기를 사용하여 기본적인 네 가지 기능을 수행할 수 있는 휴대용 계산기를 선보였습니다. 여러 계산을 빠르고 쉽게, 그리고 저렴한 비용으로 수행할 수 있다는 점이 큰 인기를 끌었습니다. 더 중요한 것은 집적 회로의 가능성이 점점 더 명확해지고 있다는 점이었습니다.
그 후 30년 동안 집적 회로는 전자 산업뿐만 아니라 전 세계적으로 인정받았습니다. 오늘날 잭 킬비, TI, 그리고 집적 회로 개발에 참여한 다른 사람들 덕분에 상상할 수 있는 모든 전자 제품이 집적 회로의 혜택을 누리고 있습니다.
IC는 단순히 받아들여진 것이 아니라 전문화되었습니다. 점점 더 많은 기능이 실리콘에 통합되고 있습니다. 전문화 분야에서도 TI는 선두 주자입니다. 인공지능, 디지털 신호 처리, 비디오 랜덤 액세스 메모리(VRAM), 음성 합성과 같은 혁신적인 기능들은 TI 연구소에서 출시한 최신 IC 중 일부입니다. 그것들은 TI와 다른 경쟁 기업이 아직 소개하지 않은 기술의, 선구자적 의미가 있습니다.
표제부 사진에 대한 코멘트 : “1958년에 촬영된 잭 킬비의 초기 집적회로 근접 사진. 비록 원시적이기는 했지만, 능동 및 수동 회로 부품을 모두 결합한 최초의 집적회로 모델이었다.”
