“미래는 이미 와 있다. 단지 고르게 퍼져 있지 않을 뿐이다.” 미국 소설가 윌리엄 깁슨(William Gibson)의 말로, 혁신은 이미 우리 주위에 와 있지만, 아직 많은 사람에게 적용되지 않았다는 뜻이다. …… 반대로 깁슨의 말에서 “고르게 퍼져 있지 않을 뿐이다”라는 부분은 이렇게도 이해할 수 있지 않을까. 미래 기술은 아직 고르게 퍼져 있지 않지만, 미래 기술을 구성하는 핵심 요소는 고르게 퍼져 있다는 뜻으로 말이다. 실제로 스마트폰을 구성하는 핵심 요소는 우리 주위에 고르게 퍼져 있다. 그것이 무엇인지는 사람마다 생각이 다르겠지만, 나는 단언컨대 반도체를 꼽겠다.
--- p.19~20

사실 많은 연구자가 삼성전자의 FOPLP를 부정적으로 바라본다. 그렇다면 삼성전자는 왜 포기하지 않는 걸까. 분명 경쟁력도 떨어지고 상용화하기 어렵다는 걸 알면서도 왜? 조심스럽게 예측하기로는, FOPLP의 완성도를 높일 수만 있다면 패키징 공정의 새로운 표준을 제시할 수 있기 때문이다. 말로만 듣던 게임 체인저(game changer)가 되는 것이다.
--- p.110

환경 문제를 중요하게 생각하는 조 바이든(Joseph Biden) 미국 대통령은 2021년 1월 첫 임기를 시작하며 앞으로 10년간 탄소 중립 목표를 달성하기 위해 1조 7,000억 달러를 투자하겠다고 밝혔다. …… 환경을 보호해야 하고 에너지를 효율적으로 사용해야 한다는 것, 그래서 내연 기관 사용을 줄여야 한다는 것은 오늘날 상식이 되어가고 있다. 이에 가솔린이든 디젤이든 전기든 연비를 최대한으로 높일 파워 모듈과 전장 반도체의 중요성이 점점 커지는 중이다.
--- p.123~124

‘수소사회’를 준비해야 할 이유는 무엇일까. 일단 현대자동차가 가진 기술적 우위를 포기할 수 없다. 현대자동차가 누구보다 빠르게 수소전기차를 상용화하고 있는 것은 누구도 반박할 수 없다. 정연식 교수에 따르면 수많은 자동차 기업이 물밑에서 수소전기차를 개발 중이라고 한다. 즉 관련 시장이 임계점을 넘는 순간 경쟁이 치열해질 것이다. 그렇다면 현재 시장을 선점하고 있는 현대자동차가 기술적 우위만 지켜낸다면 게임 체인저가 될지 모른다.
--- p.142

웨어러블 기기에서 유기 소재가 쓰일 곳은 무엇보다 배터리다. 지금 흔히 쓰이는 리튬 같은 금속은 휘기도 어렵고, 자칫 잘못하면 폭발할 위험이 있다. 하지만 유기 소재라면 이런 문제를 모두 극복할 것으로 기대된다. LG경제연구원은 유기 소재를 기화가거(奇貨可居)라고 표현했다. 당장 쓸 수는 없지만, 훗날을 위해 잘 간직하는 것이 옳다는 뜻이다. 그렇다면 시장 규모는 어느 정도일까. 백종범 교수는 2030년께 3,500억 달러 규모의 시장이 만들어질 것으로 내다보았다. 물론 이보다 작을 수 있다. 하지만 가치 있는 시장임은 분명하다
--- p.173

인간은 미래를 내다보기 어렵게 진화했다. 실제로 2010년 벨기에 리에주대학교 연구팀이 미래를 생각하면 뇌의 일부 기능이 정지한다는 사실을 《소셜 뉴로사이언스(Social Neuroscience)》에 발표했다. 인간은 신경생물학적으로 곧 닥칠 일을 예측하는 데 어려움을 겪는다는 것이다. 그러니 이 꼭지를 읽으며 “이런 말도 안 되는 일이 생길 리 없어”라고 생각했다면, 지극히 정상이다. 우리는 원래 그렇게 태어났다. 이런 한계에 갇힌 사람은 매번 ‘뒷북’만 치겠지만, 어떻게든 뛰어넘는 사람은 더 많은 기회를 누릴 테다. 그리고 단언컨대 미래에는 여러분이 지금까지 놓친 것 이상의 기회가 펼쳐질 것이다.
--- p.196~197

그런데 모프를 이용하면 이런 문제에서 완전히 자유롭다. 원리가 매우 간단하기 때문인데, 표면에 구멍이 엄청 많은 가루에 대기 중 수분이 흡착해 물이 만들어지는 것이다. 쉽게 말해 스펀지처럼 물을 빨아들인다. 전기도 냉매도 필요 없다. 그냥 두면 된다. 게다가 습도가20 퍼센트보다 낮은 건조한 기후에서도 작동한다. 심지어 자기 무게보다 많은 양의 물을 만들어 낸다. 필요한 것은 단 하나다. 바로 태양열.
--- p.232

진정한 가상현실이 구현되려면 뇌의 신호를 정확히 읽어내는 기술이 필수다. 연장선에서 최근 등장한 개념이 바로 BCI다. 말 그대로 뇌와 컴퓨터를 직접 연결해, 뇌파로 컴퓨터를 제어하는 기술이다. 뇌파를 측정하는 이유는 가장 간단하고 확실하며 싸기 때문이다. 뇌에 직접 기기를 설치하거나, 헤드셋 같은 기기를 써 뇌파를 측정한다. 미래에는 이를 이용해 가상현실 속 캐릭터(나)뿐 아니라 현실의 휠체어나 의지(義肢), 로봇 등도 자유롭게 조종할 것이다.
--- p.251

홀로그램 기술이 스마트폰에 탑재된다면, 해당 시장의 판도가 완전히 뒤집힐 것이다. 영화부터 게임과 드라마까지 온갖 콘텐츠가 손바닥만 한 스마트폰에서 홀로그램으로 구현된다면 누가 다른 디스플레이에 눈을 돌리겠는가. 나는 삼성전자가 개발 중인 홀로그램 기술이 당연히 갤럭시에 가장 먼저 적용되리라고 생각한다. 그래야 새로운 시장을 선점할 수 있으니까. 갤럭시 폴드와 갤럭시 Z 플립이 좋은 예다.

삼성전자부터 뉴로모픽 반도체까지, 미래 먹거리의 향연
“기술을 알면 돈이 보인다!”
2019년 말부터 ‘투자의 시대’가 계속되고 있다. 투자처야 다양하겠지만, 적어도 주식 시장에서는 반도체 관련 주가 가장 크게 사랑받았다. 이유는 간단하다. 반도체 없는 삶은 상상할 수 없기 때문이다. 컴퓨터와 스마트폰은 물론이고, 전자레인지부터 냉장고까지 사물인터넷으로 묶여 통제되는 온갖 가전제품과 심지어 자동차에도 반도체가 들어간다. ‘아는 것에 투자하라’는 격언을 따른다면 답은 반도체다.
하지만 대부분의 사람은 반도체가 굉장한 일을 한다고만 생각하지 정확한 원리는 알지 못한다. 기술에 대한 이해가 충분하지 못한 탓에 투자 포트폴리오도 삼성전자, SK하이닉스, TSMC, 엔비디아 등 누구나 아는 몇몇 기업으로 국한되어 있다. 하지만 “반도체처럼 미래 가치가 큰 기술은 보이는 게 전부가 아니다.” 책은 반도체 초혁명을 이끌 네 가지 핵심 기술(초소화, 자동화, 에너지화, 인간화)을 바탕으로 아직 모습을 드러내지 않은 ‘넥스트 시나리오’를 제시한다. 그 혁신의 실마리를 따라가다 보면, 대기업이 막대한 연구?개발비를 쏟아붓는 기술은 무엇인지, 게임 체인저가 될 스타트업은 어디일지, 적게는 몇천억 원에서 많게는 몇십조 원에 이를 신규 시장의 등장 시기는 언제인지 알게 될 것이다.
[초소화] _ 반도체, 세상을 바꾸는 1나노미터
반도체는 크기가 작아질수록 성능이 좋아진다. 더 많은 전기 신호를 더 빠르고 정확하게 전달할 수 있기 때문이다. 그래서 반도체 기업들은 1나노미터라도 더 작은 반도체를 설계하고 양산하기 위해 애쓴다. 하지만 아무리 작아도 최소한의 물리적 면적이 필요하기에, 이 한계를 극복하고자 양자역학을 도입한 터널펫이 개발 중이다. 이 외에도 반도체의 ‘용적률’을 높여 크기 문제를 해결한 TSV, 2진법 대신 3진법을 도입해 양자 컴퓨터에 버금가는 처리 속도를 자랑하는 3진법 반도체 등이 주목받고 있다.
이러한 초소화 기술의 최전선에 삼성전자와 TSMC가 있다. 초소화 기술은 거대 자본이 필수다. 최근에는 극자외선을 쏘아 미세 회로를 그리는 노광 장비가 대세인데, 시장에 보급된 장비의 90퍼센트 이상이 네덜란드의 ASML 제품이다. 그 가격이 대당 2,000억 원을 넘지만 다른 선택지가 없다. 이를 부담할 기업은 삼성전자와 TSMC 정도다.
최근 이 두 기업은 패키징 공정의 표준을 놓고 맞붙고 있다. 패키징 공정이란 반도체를 단단히 포장하고, 다른 부품과의 접점인 전극을 설치하는 공정이다. 삼성전자는 FOPLP를, TSMC는 FOWLP를 밀고 있는데, 승리하는 쪽이 반도체 시장을 석권할 것이다.

[자동화] _ 바로 지금, 당신의 일상을 설계하는 반도체
첨단 기술로 최근 가장 주목받는 것으로 자율주행자동차가 있다. 아직 완벽한 자율주행시스템은 개발되지 않았지만, 지금 수준만으로도 탄성을 자아낸다. 이러한 자동화 기술의 핵심은 막대한 양의 데이터를 빠르고 정확하게 처리할 고성능 반도체와 계속해서 정보를 습득하는 초소형 반도체, 이 모두를 끊김 없이 연결하는 무선 통신용 반도체다.
그중 초소형 반도체 시장이 가장 급속히 커지고 있다. 연평균 성장률이 9.8퍼센트에 달하는데, 미국의 놀스가 42퍼센트를 점유 중이다. 연계된 분야 중에는 자동차용 반도체 시장이 가장 뜨거운데, 현재 500억 달러(한화 약 60조 원) 규모로, 네덜란드의 NXP반도체, 독일의 인피니언 테크놀로지스 등 유럽의 반도체 기업이 강세를 보이고 있다.
무선 통신 반도체의 경우, 더 빠른 5G 통신을 실현하기 위해 퀄컴과 삼성전자가 노력 중이다. 특히 퀄컴의 기술력이 독보적인데, 최신 5G 통신인 밀리미터파 통신 기술을 선점해 독주를 이어갈 가능성이 크다.

[에너지화] _ 미래를 책임질 반도체 시너지 기술
반도체 기술은 에너지와 연결된다. 성능 좋은 반도체는 더 효율적으로 전력을 사용하기에, 그만큼 에너지를 아낄 수 있다. 그런데 한발 더 나아가 에너지를 만들어 내는 반도체 기술이 개발 중이다. 이를 에너지 하베스팅이라고 한다.
사실 우리는 매우 막대한 에너지를 제대로 써보지도 않고 버리고 있다. 자동차 연료 중 동력으로 전환되는 것은 30~40퍼센트에 불과하다. 나머지는 열에너지로 날아가 버린다. 일상생활에서 발생하는 마찰 전기나, 우리 몸에 흐르는 생체 전기도 활용하지 못하고 있다. 이것들을 모아 쓸 수 있다면 전기세도 아끼고 지구 환경도 보호할 수 있을 것이다.
이러한 생각에서 수많은 연구소가 에너지 하베스팅 개발에 뛰어들었다. 신체 움직임에서 발생하는 마찰 전기나 통신용으로만 쓰는 와이파이를 전자 제품의 전원으로 사용하는 기술, 공기 중의 습기로 전기를 발생시키는 기술 등이 대표적이다. 에너지 하베스팅은 이제 막 기초 연구가 시작된 수준이지만, 시장 규모는 벌써 6억 5,000만 달러(한화 약 8,000억 원)에 달할 정도로 가능성이 무궁무진하다.
[인간화] _ 반도체 인간의 탄생
반도체 기술의 발달로 가상현실 구현이 그 어느 때보다 ‘현실적’인 일이 되고 있다. 최근 각광받는 메타버스도 일종의 가상현실 플랫폼인데, 5년 내에 시장 규모 7,800억 달러(한화 약 900조 원)에 이를 것으로 전망된다. 하물며 현실과 구분할 수 없는 수준의 가상현실이 만들어진다면 모든 기술과 자본을 빨아들일 것이 분명하다.
현재 가상현실 기술은 크게 두 가지 방향으로 발전하고 있다. 첫째는 외부에서 인공적인 감각을 가해 몸을 속이는 것이다. 섬세한 터치까지 전달할 수 있는 인공 피부, 냄새를 풍기고 맛을 만들어 내는 뉴로모픽 반도체 등이 대표적이다. 특히 삼성전자가 비교적 앞서고 있는 홀로그램 디스플레이 기술은 아직 기초적인 수준인데도 시장 규모가 205억 달러(한화 약 24조 원)에 달한다.
둘째는 뇌-컴퓨터 인터페이스로, 전기 신호로 뇌와 직접 상호 작용하는 기술이다. 뇌파를 읽어내면 생각만으로 사물을 조정하거나 의사를 표현할 수 있고, 반대로 뇌에 적절한 전기 신호를 가하면 무엇을 상상하든 현실처럼 체험할 수 있다. 지금까지 이 정도 수준의 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구는 미국 국방성 산하의 다르파나 나사 같은 특정 연구소의 몫이었는데, 최근 들어 테슬라(뉴럴링크)나 페이스북(메타), 커널 같은 거대 민간 기업이 적극적으로 뛰어들고 있다. 그만큼 상용화도 빨라질 것이다.

대한민국은 반쪽짜리 반도체 강국?
“또 한 번의 슈퍼 사이클을 기대하라!”
장밋빛 전망과 달리 최근 우리나라 반도체 기업들의 주가는 좋지 못하다. 특히 삼성전자는 매 분기 역대 최고 실적을 내고 있지만, ‘7만 전자’의 수렁에서 벗어나지 못하고 있다. 이유야 다양하겠지만, 무엇보다 주력 상품이 데이터를 저장하는 메모리 반도체이기 때문이다. 그보다는 연산에 특화된 시스템 반도체가 고부가 가치 상품이다. 삼성전자는 메모리 반도체 시장의 41퍼센트를 점유하지만, 시스템 반도체 시장은 4퍼센트를 점유할 뿐이다.
하지만 책은 ‘동학’을 그만두고 ‘서학’으로 갈아탈 필요는 없다고 강조한다. 우리나라는 반도체 산업의 기초 체력이 매우 좋은 편이다. 최근 5년 내의 성과만 봐도 놀랍다. 카이스트 연구팀은 상용화 수준의 터널펫과 고성능 열전 소재를 개발했다. 키스트 연구팀은 선진국 수준의 양자 컴퓨터와 양자 보안, 양자 통신 개발을 위해 박차를 가하고 있다. 유니스트 연구팀은 3진법 반도체, Fe램, 2차원 전극 등 고성능 반도체에 필요한 기술을 개발하고, 시장 규모만 400조 원에 달할 유기 소재 개발을 선도하고 있다. 또한 태양 전지부터 웨어러블 기기까지 다양한 분야에서 활용될 신소재 페로브스카이트의 효율을 높이는 데 성공했다. 포스텍 연구팀은 미래 가치를 가늠조차 할 수 없는 신소재인 메타 물질을 개발 중이다.
이러한 연구는 대개 기업의 지원을 받아, 또는 공동으로 진행된다. 예를 들어 3진법 반도체 개발은 삼성전자의 지원을 받았다. 이 반도체가 상용화된다면 갤럭시에 가장 먼저 적용될 가능성이 크다. 바로 그때 삼성전자는, 최근 고성능 반도체인 M1을 개발해 고성능 스마트폰 시장을 석권한 애플처럼, 관련 시장을 압도할 것이다.
이처럼 기회는 멀리 있지 않다. 문제는 누가 먼저 포착하는지다. 지금까지 반도체 슈퍼 사이클은 시장 수요에 의지했다. 기업들이 서버를 증축해 D램이 많이 팔리면 슈퍼 사이클이 발생하는 식이다. 하지만 다음번 슈퍼 사이클은 생활 방식을 완전히 바꿀 반도체 기술에서 비롯될 것이다. 어떤 기술이 등장할지, 그래서 우리의 삶이 어떻게 바뀌고, 어떤 시장이 형성될지 궁금한 사람일수록 반도체에 주목해야만 한다.