삼성의 HBM 경쟁과 양자역학의 연관성
1925년 베르너 하이젠베르크의 불확정성 원리 발견 이후, 양자역학은 100년 동안 현대 물리학의 중심에 자리 잡았다. 유엔이 2025년을 ‘국제 양자과학 기술의 해’로 지정한 가운데, 양자기술은 기술 패권의 핵심 요소로 주목받고 있다.
최근 삼성전자가 겪고 있는 고대역폭메모리(HBM) 경쟁의 기술적 배경에도 양자역학이 자리하고 있다. 박권 고등과학원 물리학과 교수는 “반도체 기술의 한계는 양자역학으로 설명 가능하다”고 밝혔다. 삼성전자는 메모리반도체 분야에서 경쟁사인 SK하이닉스에 뒤처지며 HBM 시장 점유율에서 어려움을 겪고 있다.
HBM은 3차원 적층 구조를 활용해 빠르게 발전하는 인공지능(AI) 기술 구현에 최적화된 메모리로 평가된다. 그러나 회로 선폭이 작아질수록 양자역학적 한계를 극복하는 것이 중요한 과제로 대두된다.
양자역학의 기본 원리는 모든 물질의 상태를 ‘파동’으로 설명하며, 이는 특정한 값으로 고정되지 않는다는 점에서 반도체 설계와 밀접한 관련이 있다. 박 교수는 “3차원 적층 기술도 한계에 다다를 것”이라며, 양자컴퓨터와 같은 새로운 기술 패러다임의 필요성을 강조했다.
특히 양자컴퓨터는 다체문제(many-body problem)와 같은 복잡한 계산 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 아직 실용화에는 시간이 걸리지만, 큐비트(qubit)의 수가 증가하면 혁신적인 결과를 기대할 수 있다는 분석이다.
박 교수는 양자역학이 상식으로 자리 잡는 시대가 도래할 것이라 전망했다. 그는 “인공지능이 초기에는 연구자들만 다루던 기술이었지만, 현재는 누구나 사용하는 기술로 발전했다”며, 양자기술 역시 대중화될 가능성을 제시했다.
마지막으로 박 교수는 ‘양자 겨울’이라는 도전의 시기가 오더라도 과학자들이 새로운 해법을 찾아낼 것이라며 양자과학기술 시대의 도래를 확신했다.
양자역학이 어떻게 반도체 산업의 미래를 형성하고 있는지, 그리고 그 한계를 극복할 기술적 돌파구가 무엇인지에 대한 논의는 앞으로도 이어질 전망이다.
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