2026년, 중국 기업이 명명한 법률이 전 세계 반도체 업계에 '엄청난 충격'을 일으키고 있다. 서구 업계가 여전히 무어의 법칙이 끝났는지 여부에 대해 논쟁이 벌어지고 있는 가운데, Huawei Technologies Co., Ltd.의 이사이자 반도체 사업부 사장인 He Tingbo는 국제 회로 시스템 심포지엄(ISCAS 2026)에서 기술 진화의 새로운 방향인 "타오(τ) 법칙"을 발표했습니다.

칩 산업에서는 전통적인 칩 기술 진화의 핵심 논리가 트랜지스터를 점점 더 작게 만드는 것이지만, 이 길은 물리학과 경제학의 이중 한계에 접근하고 있습니다. 화웨이가 이번에 발표한 법률은 칩 개발의 초점을 전통적인 '기하학적 공간 축소'(트랜지스터를 작게 만드는 것)에서 '시간 수축'(신호 전송 시간 단축)으로 전환하는 것입니다. 로직 폴딩과 같은 기술을 통해 반도체와 전자 시스템은 계속해서 발전할 것입니다.

지난 6년 동안 화웨이는 이 아이디어를 바탕으로 381개의 칩을 설계하고 양산했다. 올 가을에는 로직 폴딩 기술을 완전히 채택한 최초의 Kirin 칩이 출시될 예정입니다. 화웨이는 2031년까지 Tao(τ) 법칙을 기반으로 하는 고급 칩의 트랜지스터 밀도가 1.4nm 공정과 동일한 수준에 도달할 것으로 예측하고 있습니다.

하지만 업계에서는 더욱 예리한 질문도 던지고 있다. 도(τ)법이 진짜 '신법'인가, 아니면 제한된 기술 하에서의 자조 마케팅인가?

"핵심은 도(τ) 법칙이 실제로 무어의 법칙 수준에서 새로운 '법칙'이 되었는지 여부가 아닙니다." 한 업계 분석가는 무어를 대체하는 것보다 도(τ) 법칙의 더 중요한 신호는 '프로세스 전용 이론'의 족쇄를 처음으로 깨고 업계에 또 다른 가능한 발전 경로를 열어준다는 점이라고 말했습니다.

무어의 법칙에 대한 대안?

반세기 이상 동안 무어의 법칙은 반도체 산업의 발전을 이끌어 왔습니다. 핵심은 기하학적 확장입니다. 18~24개월마다 트랜지스터 밀도가 두 배로 증가하고 성능이 향상되며 비용이 감소합니다. 그러나 오늘날의 반도체 산업에서는 성능 향상을 대가로 크기 축소에 계속 의존하는 것이 점점 더 어려워지고 있습니다.

5월 25일, He Tingbo는 서명된 논문 "다층 전자 시스템의 시간 수축 이론"에서 대부분의 역사 동안 반도체 산업이 해야 할 일은 단 한 가지뿐이었다고 언급했습니다. 즉, 트랜지스터를 더 작게 만드는 것이지만 7nm 이후에는 순수한 크기 축소로 인한 수익이 평평해졌습니다. 마스크 비용, EUV 감가상각 및 설계 규칙의 복잡성으로 인해 2nm 노드의 최첨단 칩 설계 예산이 10억 달러 이상으로 늘어났습니다.

화웨이가 제안한 '타오(τ) 법칙'의 핵심 본질은 더 이상 기하학적 크기의 축소에 의존하지 않고 장치, 회로, 칩, 시스템 등 다양한 수준에서 유효 상수 τ를 압축하여 실현된다는 것입니다.


"모든 칩의 일반적인 임무는 데이터를 전송하는 것입니다. 이전 기하학적 규모의 최적화는 주로 더 나은 리소그래피 기계를 사용하여 더 나은 밀도의 전자 경로를 인쇄하여 속도를 높이는 것이었습니다. 그러나 이제 전자 경로의 폭은 자동차가 달리는 것과 거의 동일하므로 누출 및 데이터 손실이 발생합니다. 실제로 무어의 법칙에 병목 현상이 발생했습니다. "화웨이 내부자는 기자들에게 시간 척도의 최적화, 예를 들어 칩 매체의 전기 신호 전파 속도는 단지 진공 상태에서 속도는 50%이지만 재료 과학의 혁신이 이루어지고 재료의 유전 계수가 더 좋아지면 개선의 여지가 있습니다.

그러나 포스트무어 시대에 대안을 모색한 기업은 화웨이가 처음은 아니다. 이전에 NVIDIA는 NVLink, NVSwitch, CoWoS 패키징, HBM 통합, 소프트웨어 에코시스템 및 랙 수준 아키텍처를 포함한 시스템 통합에 대한 투자도 늘렸습니다. AMD는 소형 칩(칩렛)과 첨단 패키징 기술을 추구합니다. Intel의 Foveros와 TSMC의 SoIC는 또한 수직 통합 및 3차원 적층에 대한 각자의 노력을 나타냅니다. 애플 M 시리즈 칩의 성공은 주로 메모리 국산화와 하드웨어와 소프트웨어의 수직적 통합에 힘입은 바 크다.

"TSMC 등 반도체 업체들은 이미 3D 적층, 하이브리드 본딩, 구리 광학 대체 등을 하고 있다." 상하이재경대학교의 후옌핑(Hu Yanping) 교수는 서명된 기사에서 업계 토론 중 질문은 주로 세 가지 사항에 초점이 맞춰져 있다고 말했습니다: 첫 번째 항목인 '도(τ)법칙'은 독특하고 새로운 경로인지, 아니면 실제로 모든 사람이 택할 경로인가요?

비록 수학적 계산은 있었지만 엄밀한 의미에서 '도(τ)의 법칙'은 아직 반도체 분야의 발전 법칙은 아니라고 그는 믿고 있다. 단지 실무를 바탕으로 다듬어진 계산 이론이자, 미래에 대한 시스템 판단과 발전 기대치일 뿐입니다. 단시간에 무어의 법칙과 비교할 수는 없습니다. 그러나 프로세스 지연, 컴퓨팅 아키텍처의 변화, 컴퓨팅 시스템의 새로운 시공간적 관점의 형성이라는 관점에서 볼 때 '도(τ)의 법칙'이 법칙이 되는 것은 불가능한 일이 아니다.

"제조 과정에 영원한 법칙은 없습니다. 10년 이상 계속해서 유효할 수 있다면 좋을 것입니다. 현재 AI 컴퓨팅 성능에 대한 수요는 계속해서 폭발하고 있습니다. 컴퓨팅에 대한 수요는 트랜지스터 밀도를 높이고 에너지 효율 비율을 향상시킬 뿐만 아니라 SICAS의 미래 아키텍처의 진화를 가속화하기 위한 것입니다." Hu Yanping은 반도체 산업이 실제로 개발 과정에서 중요한 전환점에 있다고 말했습니다. 전환점에서 누군가는 방향 지시를 보내야 하고, 기업은 방향 전환을 해야 한다. 업계는 폰 노이만 아키텍처, 삼항 시스템, 뇌 영감 컴퓨팅, 광 컴퓨팅, 양자 컴퓨팅 등 다양한 방향으로 발전하고 있습니다. 화웨이를 포함한 기업들은 경로 의존성에 머물지 않을 것입니다.

He Tingbo가 제출한 논문에서는 칩의 속도 성능 향상의 상당 부분이 새로운 포토리소그래피 공정 단계를 통해 얻어지는 것이 아니라 3차원 공간에서 논리적 분포의 위상적 재구성을 통해 얻어지며 이러한 방향은 지속 가능하다고 언급되어 있습니다. 이 방법은 "방갈로를 초고층 빌딩으로 업그레이드"하는 것과 같습니다. 전통적인 칩 설계는 2D 평면이며 신호는 수백억 개의 "임계값 스위치"(트랜지스터) 사이를 이동합니다. 그러나 초고층 빌딩에서는 원래 장거리 수평 전송이 필요했던 신호를 이제 '엘리베이터를 타고' 수직으로 전송할 수 있어 물리적 거리가 대폭 단축됩니다.

이는 무어의 법칙과 근본적으로 다릅니다. 기술 추진의 힘은 더 이상 프로세스 추구와 단일 리소그래피 노드의 돌파구가 아니라 장치, 회로, 칩 및 시스템의 4가지 수준의 체계화에 달려 있기 때문입니다. 반도체 산업이 미래 진화 방향을 재검토하게 만드는 것은 바로 이러한 다차원적인 근본적인 변화입니다.

업계에 어떤 영향을 미치나요?

게임의 규칙이 '기하학적 공간'에서 '시간 체계'로 바뀌자 카드 테이블에 있던 플레이어들도 잔인한 셔플에 직면하게 될지 걱정하기 시작했습니다. 인터뷰에서 일부 사람들은 기자들에게 기회와 도전이 있다고 말했습니다.

업계에서는 타오(τ) 법칙에 따라 이전에 패키징 기술, 신소재, 상호 연결 아키텍처, 시스템 소프트웨어 협업 설계 등 '지원 역할'로 간주되었던 영역이 점차 핵심 위치를 차지하게 되었습니다. 어떤 기업이 첨단 3D 스태킹과 칩 간 인터커넥트 프로토콜을 통해 τ 값을 효과적으로 압축하는 등 시스템 수준 설계 혁신을 이룰 수 있다면, 더 진보되었지만 비용이 많이 드는 프로세스를 사용하는 성능에서는 상대를 능가할 수 있습니다.

이는 의심할 여지 없이 강력한 시스템 통합 역량을 갖춘 기업뿐만 아니라 국내의 많은 스타트업 칩렛 및 첨단 패키징 기업에게도 새로운 기회의 창을 열어줄 것입니다.

"가장 진보된 EUV 및 선도적인 파운드리 서비스를 확보할 수 없음으로 인해 Huawei는 부담을 덜게 되었습니다. 사실은 가장 진보된 노드에 의존하지 않고 시스템 수준의 시간 최적화를 통해 세대 간 성능 향상을 달성할 수도 있다는 것이 입증되었습니다. 이는 전자의 경쟁 우위의 초석에 직접적으로 도전합니다. "반도체 업계의 한 고위 관계자는 기자들에게 무어의 법칙에 의존하는 기업의 조직 구조, 인재 보유, 기술 축적 ​​및 자본 할당이 모두 "프로세스 노드"를 중심으로 한다고 말했습니다. 그들이 잘하는 것은 "최고의 기능을 만드는 것"이지만, τ Law는 풀 스택 능력을 요구합니다.

He Tingbo는 연설에서 장치부터 시스템까지 협업 최적화를 반복해서 강조했습니다. Huawei의 "UB(Unified Bus)", "HiONE Optical Interconnect Engine", "System Folding" 등은 모두 시스템 수준 프로젝트입니다.

그러나 일부 산업 체인 회사들은 우려를 표명했습니다. 반도체 업스트림 장비 담당자는 기자들에게 “현재 이 이론은 단기적으로 업계에 미치는 영향은 제한적이지만 후속 기술 경로가 1나노미터 미만 공정으로 발전한다면 업계는 심각한 도전에 직면하게 될 것”이라고 말했다.

"화웨이의 기술 솔루션은 최고의 리소그래피 기계가 없을 때 성능 동등성을 달성하기 위해 아키텍처 및 알고리즘과 같은 소프트 기술에 의존합니다. 그러나 이 모델은 하드웨어 수준의 기술적 과제를 대체할 수 없습니다." 위 관계자는 국내외 칩업체의 발전 상황이 크게 다르다고 말했다. 해외 제조업체는 TSMC, 삼성 등 첨단 공정 자원을 활용할 수 있다. 국내 기업은 개발에 대한 저항이 더 크고, 산업 발전은 여전히 ​​소프트웨어와 하드웨어 분야의 동시적인 기술 혁신에 의존하고 있습니다.

또한, 이론이 제시되는 순간부터 업계의 합의가 이루어지기까지는 엄청난 리스크와 현실적 어려움이 수반될 수밖에 없습니다. 무어의 법칙은 트랜지스터 밀도의 향상뿐만 아니라 이러한 향상에 경제적으로 확장 가능한 제조 공정이 수반되기 때문에 성공적입니다. τ 법칙은 현재 탁월한 시스템 공학 원리에 가깝지만 아직 일반적이고 보편적인 경제 법칙으로 입증되지는 않았습니다. 수백만, 심지어 수천만 개의 칩을 대량 생산하고 소비자 시장의 비용 압박을 견뎌야 할 때 τ의 미시적인 경제 계정을 계산할 수 있는지 여부는 여전히 알려지지 않았습니다.

"도(τ)의 법칙은 어느 정도 난이도가 높다는 뜻이다." Hu Yanping은 장비, 프로세스, 기술, 수율, 심지어 방열 및 EDA와 같은 근본적인 과제가 자기 과제와 공존한다고 말했습니다. 이 법칙은 앞서가는 것을 공식적으로 선언하는 것이 아니라 플레이 스타일의 융합과 개선, 미래에 대한 용감한 기대, 그리고 시스템의 포괄적인 혁신입니다.

그러나 그의 견해로는 진보된 프로세스가 "유일한 프로세스가 아니며" 프로세스 자체가 느려지고 있어 시간적 관점에서 국내 칩과 새로운 컴퓨팅 시스템에 혁신의 여지가 제공되고 있습니다.

앞으로 갈 길이 멀고 가시밭길로 가득 차 있지만, 화웨이 역시 자체 사례를 통해 이 법의 타당성을 설명하고 있습니다. He Tingbo는 논문에 일련의 데이터를 제공했습니다. Huawei Semiconductor는 2020년 5월부터 2026년 5월까지 모바일, AI, 자동차, 산업 및 인프라 시장에 서비스를 제공하기 위해 381 칩을 설계하고 대량 생산했습니다. 전체 제품 포트폴리오에 걸쳐 τ 마이크로필름 논제는 유효합니다. 2029년에는 CPU 성능 코어 주파수가 4GHz 이상으로 올라갈 것으로 예상되고, Kirin SoC 효율성은 3~5년 내에 일반적인 사용에서 두 배 이상 증가할 것으로 예상되며, AI 하드웨어 통합은 2035년까지 100배 이상 증가할 것으로 예상됩니다.

그녀는 '타오(τ) 법칙'이 업계 전략가와 자본 배분자에게 다음 투자가 노드가 아닌 τ를 따라야 한다는 점을 보여주고 있다고 말했습니다. 제품 경쟁력은 더 이상 최고의 포토리소그래피 공정에만 의존하지 않습니다. 칩 패키징, 메모리 대역폭 및 상호 연결 아키텍처의 전략적 위치는 과거의 고급 논리 프로세스와 비슷해졌습니다.

"무어의 법칙"을 "진보"와 동일시하며 자란 엔지니어 세대에게는 어려운 전환입니다. "기하학의 시대는 실제로 끝났고, 이 사실을 부정하는 것은 실현 가능한 전략이 아닙니다. 마이크로 스케일을 통한 가속의 시대는 다층 전자 시스템의 τ 최적화를 통한 가속의 시대로 자리를 내주고 있습니다." 그는 Tingbo가 말했다.

논문 말미에서 그녀는 업계에 전화를 걸어 향후 6~10년 내에 τ를 핵심 연구 개발 목표로 삼는 기업, 과학 연구팀 및 산업 생태학이 향후 10년 동안 컴퓨팅 산업의 발전 패턴을 지배할 것이라고 말했습니다.

"향후 10년간의 기술 개발 프레임워크는 명확했지만, 아직 단일 기업이 극복할 수 없는 해결되지 않은 문제가 많이 있습니다. 툴 체인, 산업 표준, 성능 벤치마크, 장치 물리학, 비즈니스 모델 및 기타 분야는 전체 산업의 공동 창작이 필요합니다." 그는 Tingbo가 말했다.