트랜지스터는 이미터(Emitter), 베이스(Base), 컬렉터(Collector)라는 3개의 다리를 가졌어요. 베이스에서 약한 전기 신호를 주면 이미터에서 보낸 전자 혹은 정공을 컬렉터에서 출력합니다. 전류를 제어하는 트랜지스터를 물의 흐름을 제어하는 댐에 비유해 볼게요. 이미터에 있던 물이 컬렉터로 흐르면서 거대한 물줄기를 만드는데 이때 베이스가 바로 수문 역할을 합니다. 작은 힘으로 이 스위치를 여닫으면서 전기의 흐름을 통제하는 게 트랜지스터입니다. 베이스에 약한 전기 신호를 보내 트랜지스터를 작동시키면 이미터에서 컬렉터로 큰 전류가 흐르게 됩니다. 트랜지스터(transistor)라는 단어 자체도 전기를 전송(transfer)하면서 저항(varistor)의 역할로 전기 신호와 전력을 증폭하거나 스위칭하는 데 사용한다는 의미를 담고 있지요.
--- p.36~38

전류를 흘리고 차단하며 신호를 제어하는 방식은 디지털 신호의 기본인 0과 1의 이진법 개념을 만들었고 방대한 공식을 빠르고 정확하게 계산하는 데도 활용할 수 있었습니다. 컴퓨터(computer)라는 단어는 원래 의미가 ‘계산기’인데 주판, 계산자, 톱니바퀴 계산기 등 이미 수학자들은 시대마다 ‘컴퓨터’를 만들어냈지요.
그런데 2차 세계대전이 발발하면서 계산해야 하는 양은 기하급수적으로 늘었고 시간도 초를 다툴 정도로 급해졌습니다. 전투기를 띄워 적에게 들키지 않고 접근할 수 있는 항로를 그리고, 적진에 투하할 포탄 궤도를 결정하는 일은 어마어마한 계산을 통해 경우의 수를 따져 정확하게 판단해야 했고, 아주 빠르게 이뤄져야 했어요. 오류가 생기면 목숨을 잃으니까요.
--- p.65~66

반도체 종류는 용도에 따라 다양합니다. 크게 데이터를 기억·저장하는 ‘메모리 반도체’와 연산·제어 등 데이터를 처리하는 ‘시스템 반도체’로 나뉩니다. 시스템 반도체는 ‘메모리가 아니다’라는 의미로 ‘비메모리’라고도 불러요. 한국 기업들이 세계 시장에서 유독 높은 경쟁력을 보이는 메모리 반도체를 강조하다 보니 한국에서만 특별히 사용된다고 해요.
메모리와 시스템의 역할 구분은 부엌에 비유할 수 있어요. 요리할 때는 식재료를 담아둘 공간도 있어야 하고, 썰고 다듬는 공간도 필요합니다. 메모리 반도체에서 재료를 보관하고 있다가 시스템 반도체에서 조리하는 거예요.
--- p.67

팹리스라는 기업 형태가 등장하면서 반도체 사업의 진입 장벽이 낮아졌습니다. 시설 없이 설계만 할 수 있으면 반도체 기업이 될 수 있으니 업체 숫자도 크게 늘었죠. 스마트폰 기업도 세계 반도체 시장을 주도하는 독보적인 주인공으로 떠오르고 있습니다. 애플은 AP와 운영 체계(iOS) 등 아이폰에 필요한 반도체를 직접 설계하는 대표적 팹리스입니다. 구글, 아마존, 알리바바(중국 최대 전자상거래 업체), 마이크로소프트 등도 자체적으로 설계를 하면서 시스템 반도체 분야에 진출했습니다.
--- p.90

그런 상황에서 1985년 6월 미국반도체산업협회(SIA)가 일본산 반도체를 덤핑 혐의로 미국 무역대표부(USTR)에 제소했어요. 일본 제조 업체들이 반도체를 부당하게 싼값으로 미국 시장에 판매했다고 한 거예요. 미국은 반도체 무역 적자의 이유로 일본 시장의 폐쇄성을 들었습니다.
그리고 미국 반도체를 지키기 위해 일본에 ‘슈퍼 301조’를 발령하겠다고 위협했습니다. 슈퍼 301조는 미국 행정부가 자국 산업 보호를 위해 광범위한 무역 보복 조치를 할 수 있게 한 조항입니다. 미국 기업이 다른 국가의 불공정 무역 행위 때문에 피해를 봤다고 청원해 미국 무역대표부가 받아들이면 해당 국가가 3년 안에 이를 해결할 방법을 찾아야 합니다. 그렇지 않으면 해당 국가에 대해 미국이 높은 관세를 부과하는 식으로 보복할 수 있도록 한 거예요. 무역 적자의 원인을 자국 기업의 경쟁력 상실에서 찾지 않고 무역 상대국의 잘못으로 몰아갔다는 비난을 들을 수 있는 행동이었습니다.
--- p.125~126

일본이 한국과 정치적·외교적 갈등에 따른 보복 조치를 다른 분야도 아닌 반도체를 대상으로 한 데는 이유가 있습니다. 한국 경제에서 반도체가 차지하는 비중을 잘 알고 있었기 때문이죠. 게다가 반도체 공정에서 일본산 소재가 얼마나 중요한지도 정확히 파악해 보복의 핵심으로 활용했습니다. 반도체 제조 산업이 이미 쇠락해 전체 공급망 가운데 화학 물질 생산 정도를 맡은 일본일지라도 마음만 먹으면 한국 반도체 생산에 큰 영향을 줄 수 있는 상황이라는 의미입니다. 그만큼 반도체의 경제적·전략적 가치가 크다는 뜻이기도 하지만 공급망에서 한 부분만 흔들어도 전체 과정이 원활하지 못하다는 사실도 확인한 셈이죠.
--- p.133

현장의 드론과 조종사가 ‘데이터 지체’ 없이 송수신하면 멀리 떨어진 곳에서도 실시간으로 드론이 보내는 동영상을 바탕으로 관찰 대상의 동향을 바로 확인하고, 장착된 무기 체계를 발사해 목표물을 정확하게 타격할 수 있습니다. 미국은 테러와의 전쟁 때부터 미 군수업체 제네럴 아토믹스가 개발하고 제작한 무인 공격기 ‘MQ--- p.1 프레데터’나 드론 ‘ MQ--- p.9 리퍼’에서 공대지 미사일 ‘AGM--- p.114 헬파이어’를 발사해 목표물을 제거해왔습니다.
이런 실시간 통신에는 정밀한 반도체가 수없이 필요합니다. 초기 드론에는 100개 정도의 반도체가 필요했는데 최신 드론에는 1000개 넘게 장착된다고 해요. 특히 군사용 5G 통신에는 대용량 데이터 전송과 비가 오나 눈이 오나, 춥거나 덥거나 상관없이 모든 기상 조건에서도 데이터 송수신이 이뤄져야 해 특수 반도체가 필요하겠죠. 이를 위해 SiC(탄화규소) 전력 반도체가 사용됩니다. 이름처럼 전력을 제어하는 반도체예요. 전자 기기에 공급되는 전력을 1초에 1000번 이상 켰다가 껐다가 하면서 세밀한 제어 기능을 합니다. 다이아몬드 다음으로 튼튼한 물질인 탄화규소라서 같은 두께의 실리콘 반도체보다 약 10배가 큰 전압까지 견딜 수 있다고 합니다.
--- p.138~139

군사용 반도체는 미국과 일본이 맺은 두 번의 반도체 협정의 원인도 제공했습니다. 1990~1991년 벌어진 걸프전에서 미국이 보여준 첨단 무기를 보면 이해할 수 있어요. 걸프전은 1990년 이라크가 주권 국가인 쿠웨이트를 침공하자 미국 주도의 다국적군이 이라크군을 쫓아낸 전쟁이죠. 당시 미군이 군함에서 토마호크 순항미사일을 발사해 이라크군의 레이더와 통신 기지를 우선 타격하면서 전쟁이 시작됐습니다. 순항미사일은 타격 목표물의 좌표를 입력하면 지형도를 따라 목표물을 스스로 찾아 비행하는 미사일입니다. 비행기처럼 제트엔진과 날개를 갖추고 지형 데이터를 활용해 낮은 고도로 방향을 바꿔가며 장거리를 날아가 목표물을 타격합니다. 이를 가능하게 했던 것은 수준 높은 메모리 반도체 덕분이었는데 토마호크의 메모리 반도체는 모두 일본산이었다고 해요.
걸프전에서는 또 다른 신형 미사일도 등장했죠. 바로 ‘미사일을 요격하는 미사일’인 미국산 패트리엇입니다. 당시 이라크의 사담 후세인 대통령 정권은 옛 소련에서 만든 지대지 탄도 미사일(지상에서 발사해 지상의 다른 지점을 공격하는 미사일)인 스커드를 미국과 사이좋은 이스라엘에 발사했습니다. 하지만 이스라엘에 배치된 패트리엇 방공 미사일이 초음속으로 날아온 상당수의 스커드를 공중에서 요격해 중간 차단했습니다.

패트리엇 미사일이 빠른 속도로 정확한 연산을 하면서 날아오는 미사일을 떨어뜨릴 수 있었던 것은 핵심 부품으로 사용된 일본산 갈륨비소 반도체(실리콘이 반도체를 만드는 대표 재료이지만 갈륨비소로도 반도체를 만들어요) 덕분이었다고 합니다. 이 반도체 역시 당시 일본만 만들 수 있었다고 해요.
결과적으로 걸프전 덕분에 일본산 반도체의 놀라운 성능이 전 세계에 알려졌고 이 때문에 미국의 견제가 계속됐을 가능성도 커 보입니다. 반도체는 과학기술과 산업의 산물이지만, 정치적·외교적 충돌의 원인을 제공하기도 합니다. 새로운 미래를 여는 작디작은 도구인 반도체가 만드는 놀라운 신세계입니다.