반도체는 천천히 라이프스타일을 바꾸고 있다.

반도체는 조용히 라이프스타일 인프리를 바꾸고 있다.

우리가 사용하는 대부분 기기는 arm기반이다. 애플, 삼성, 퀄컴, LG, 테슬라, 화웨이 등 많은 회사들이 arm이 설계한 반도체를 기반으로 제품을 만들고 있다. 또한 arm아키텍터를 사용하지 않는 인텔, 엔비디아, AMD 같은 회사들이 설계한 반도체 아키텍처도 이미 우리 삶 깊숙이 자리 잡고 있다. ARM은 이번에 'armv9'이라는 새로운 제품을 출시했다. 이 제품을 설명하기 위해 ARM은 다음과 같은 단어를 사용한다. '에너지 효율적' '최적화된 협업 컴퓨팅 설루션'. 스쳐 지나가는 단어들 같다. 하나 이 말은 지금 '반도체'의 방향과 정확하게 제시한다.[앞서 포스팅한 애플글과도 연결되기때문에 같이 보시면 조좋습니다. 종종 글 흐름이 뭔가 비어있다는 느낌도 드실건데요.계속 이어질 포스팅에서 채워질겁니다. 그러니가 분량조절 실패에 대한 결과죠. ]

저전력, 고효율을 추구하는 ARM 아키텍처. 현재 우리가 사용하는 모든 전자기기는 저전력, 고효율을 추구한다. 출처:arm

ARM은 현재 우리가 사용하는 대부분의 반도체 설계를 만들었다. 당연히 그들은 세계 반도체 제품에 지대한 영향력을 행사한다. 그들이 에너지 '효율'을 이야기한다는 말은 앞으로 더더욱 '에너지 효율'과 그에 기반한 컴퓨팅이 일상회 될 거라는 말이다. 또한 삼성, TSMC, SK하이닉스에 EUV 반도체 노광장비를 만드는 ASML이 제시한 반도체 기술발전 가이드 라이도 'ARM'과 동일하게 따르고 있다.

우리가 인지하지 못할 뿐. 머신러닝은 기술은 이미 우리 삶에 안정적으로 안착했다. 출처: 애플.

 '에너지 효율과 최적화된 협업 컴퓨팅 설루션'. 여기서 말하는 컴퓨팅이라는 말이 좀 낯설지 모른다. 괜찮다. 그렇다면 우리가 일상적으로 사용하는 컴퓨팅은 뭔가? 스마트폰으로 촬영하는 사진, 동영상 촬영이 대표적이다. 예를 들어 삼성 갤럭시 S21에 탑재된 씬 리라이팅 기능은 '생성적 적대 신경망(Generative Adversarial Network, GAN)'을 활용했다. GAN을 통해 같은 장면으로 아침, 저녁, 해 질 녘, 해가 지기 직전, 밤과 새벽 등 시간대에 맞게 조정된 빛으로 사진을 만들어 낼 수 있다. GAN을 통해 만들어낸 이 사진들을 자연스럽게 연결하고 변환하면 12초 정도의 타임 랩스 비디오가 완성된다.

사진 촬영 기술은 인공지능이 더해진 가장 보편화되었다. 출처: 삼성전자 뉴스룸.

반도체는 전기를 최대한 효율적으로 사용하면서도 높은 연산을 요구한다. 이는 반도체가 발열이 심할 경우 전기저항 때문에 연산력이 떨어지기 때문이다. 무엇보다 발열이 심해지면 연산력과 데이터 처리속도가 떨어진다. 글로벌 IT기업들이 데이터센터들을 상대적으로 서늘한 지역에 만드는 이유도 이 때문이다. 또한 게이머들이 수냉 혹은 공랭식 쿨러를 사용해 열을 식히려는 이유도 이 때문이다. 열을 제어하지 못하면 안정적인 속도와 품질을 느낄 수 없으니까. 이로 인해 게임 내 그래픽은 물론 프레임도 떨어진다. 이건 컴퓨터에만 해당되는 게 아니다. 누구나 한 번쯤은 스마트폰을 많이 사용하는 도중 배터리가 뜨거워진 걸 경험해보았을 것이다.

애플은 ARM 아키텍처를 기반으로 만든 M1칩으로 발열을 '거의'해결했다. 우리도 모르는 사이 미세공정 반도체는 삶에 들어오고 있다. 출처: 애플.

[에너지가 제시하는 기준은 제품과 그에 기반란 생활양식도 변화를 요구한다.]

스마트폰은 배터리가 중요하다. 스마트폰은 메시지, 카메라, 문서, 디자인, 화상채팅, 스트리밍 등 모든 작업을 '배터리'라는 한정된 에너지에서 처리해야 한다. 에너지가 한정된 탓에, 스마트폰은 항상 배터리를 다시 충전이 되는 시간까지 최대 효율을 보여주어야 한다. 이게 데스크톱 PC와 다른 점이다.

테슬라는 솔라루프를 통해 집에서도 에너지를 만들고 사용할 수 있는 환경을 만들었다. 출처: 테슬라.

데스크톱 pc는 고정된 전기에너지가 계속 공급되는 형태다. 인텔 CPU가 가진 문제점인 '고전력 고효율'이라도 크게 상관이 없다. 에너지가 끊어지지 않기 때문이었다. 하지만 이제 사람들은 ‘전기’를 배터리에 저장하고, 이동하면서 필요한 모든 걸 한다. 당연히 스마트폰에서 반도체 설계가 지향하는 방향은 '한정된 에너지'에서 최고 성능을 내는 '저전력 고효율'을  추구할 수밖에 없다. 이는 운영체재에도 고스란히 반영되어 었다.

탈착식 배터리 교체로 주목받았던 LG 스마트폰 G5. 이제는 역사 속으로 사라졌다. 출처:androidauthority.com

초창기 안드로이드 스마트폰은 탈착식 배터리를 사용했다. 탈착식 배터리는 충격 시 배터리가 분리될 수도 있기에, 안드로이드 운영체재는 항상 '에너지가 끊어지는 상황'을 대비해야 한다. 당연히 백업 파일이 많기에 최적화를 해도 느렸다. 하지만 갤럭시를 비롯해 안드로이드 계열 스마트폰이 아이폰같이 일체화된 배터리를 사용한 직후부터 안드로이드 운영체재는 효율이 좋아지기 시작했다. 배터리가 갑자기 떨어질 경우를 대비해 백업을 과도하게 할 필요가 없어졌기 때문이다. 당연히 운영체재도 에너지를 더 효율적으로 사용하는 방식으로 변할 수밖에 없다. 뿐만 아니라 앱이 배터리 사용에도 크게 영향을 미친 다는 건 누구나 다 아는 사실이다. 

탄소중립, 저탄소는 전력과 이어진다. 저저력에 고효율은 이제 기술의 한 축이다. 이걸 중심으로 라이프스타일은 소리 없이 변할 거다. 출처: 애플.

이처럼 에너지를 '다루는' 방식은 관련 도구를 변화시킨다. 그 변화는 매우 자연스럽게 '빠르거나' 혹은 '천천히' 라이프스타일 변화를 끌어낸다. 가령 배터리가 부족한 상황이 되는 순간 우리는 어떻게 행동하는가? 일단 보조 배터리를 찾는다. 만일 보조배터리가 없다면? 가장 먼저 배터리 소모가 큰 앱부터 종료하고, 액정 밝기는 낮춘다. 아이폰 유저들은 '설정'에 들어가 배터리는 저전력 모드로 바꾼다.

통신,디스플레이,광확기술. 이 모든걸 처리하는 반도체 기술발전은 집과 공간에 대한 관점도 바꾸고 있다. 출처: 삼성.

스마트폰 한 가지만 다루어도 우리 삶이 얼마나 반도체로 기반이 된 삶인지 알 수 있다. 이에 대한 수많은 책, 영상, 기사들이 나와있다. 많은 이들이 이미 스마트폰으로 주식을 할 수 있는 이유도 반도체가 기반이 되었기 때문이다. 매년 반도체는 더 작아지고 있다. 당연히 제품 두께도 얇아지고 있다. 반도체가 더더욱 삶의 중심이 될수록  에너지 생산, 관리도 매우 정교한 방향을 따라가는 건 당연하다. 이미 자동차 반도체 부족으로 인해 자동차 생산이 중단되는 걸 보고 있지 않은가? 어찌 보면 낯설지 모른다. 하지만 이러한 모습은 석유가 고래기름을 대체한 뒤 '에너지'흐름이 바뀔 때부터 우리가 경험했던 역사이기도 하다.