[IT 상식] 반도체, 혹시 외계인이 만들었나요? 램(RAM)의 작동 원리 아주 쉽게 파헤치기

우리가 컴퓨터나 스마트폰을 살 때 항상 확인하는 스펙이 있습니다.

"이거 램(RAM) 몇 기가야?"

보통 8GB, 16GB, 요즘은 32GB까지 쓰죠. 손가락 두 개만 한 초록색 막대기 주제에 가격은 꽤 비쌉니다. 도대체 이 얇은 판때기 안에서 무슨 일이 벌어지고 있는 걸까요?

오늘은 반도체 공학의 정수, 램이 작동하는 원리를 양동이와 수문으로 아주 쉽게 풀어드립니다.

기술적인 이야기 전에, 램이 뭐 하는 녀석인지부터 짚고 갈게요.

컴퓨터 부품을 우리 공부방에 비유하면 딱 이렇습니다.

램 용량이 크다는 건 책상이 넓다는 뜻입니다. 책상이 넓으면 여러 책(프로그램)을 한꺼번에 펼쳐놓고 빠르게 작업할 수 있겠죠?

자, 이제 이 책상(RAM)을 초고배율 현미경으로 100만 배 확대해 보겠습니다. 놀랍게도 그 안에는 수많은 양동이와 수도꼭지가 들어있습니다.

이걸 전문 용어로 셀(Cell)이라고 부르는데요, 구조는 정말 단순합니다.

작동 원리는?

컴퓨터는 0과 1밖에 모르는 바보죠? 램은 이 숫자를 이렇게 기억합니다.

CPU가 "야, 저장해!" 하면 수문을 열어 물을 채우고, "그거 무슨 숫자야?" 하고 물어보면 수문을 열어 양동이에 물이 있는지 없는지 확인하는 겁니다. 정말 간단하죠?

"아니, 근데 전선도 없는데 어떻게 물을 넣었다 뺐다 해요?"

여기서 물리학의 마법이 등장합니다. 반도체에는 N형(전자가 넘치는 녀석)과 P형(전자가 부족한 녀석)이라는 재료가 쓰이는데요.

즉, 전기를 미끼로 전자들을 유혹해서 없던 길을 만들어내는 기술, 이게 바로 반도체 스위치(트랜지스터)의 핵심입니다.

더 놀라운 건 이 양동이+수문 세트를 만드는 방법입니다. 하나하나 조립할까요? 아니요. 그랬다간 램 하나 만드는 데 100만 년 걸릴 겁니다.

반도체는 빛으로 찍어내는 판화입니다.

이렇게 하면 수십억 개의 밑그림이 1초 만에 그려집니다.

그 위에 재료를 덮고, 깎아내고, 다시 전선 깔고, 덮고... 이 과정을 수백 번 반복해서 100층짜리 고층 빌딩 같은 칩을 쌓아 올리는 것이죠.

마지막으로 소름 돋는 사실 하나 알려드릴게요.

지금 여러분 컴퓨터에 꽂힌 16GB 램 하나에, 아까 말한 그 양동이(셀)가 몇 개나 들어있을까요?

계산해 보면 무려 약 1,374억 개입니다.

지구인 전체에게 양동이를 17개씩 나눠줄 수 있는 숫자가, 그 얇은 칩 안에 다 들어있는 겁니다. 더 무서운 건, 컴퓨터는 이 1,300억 개의 양동이 중 정확히 필요한 녀석을 골라내서 1초에 수십억 번씩 물을 채웠다 비웠다 하고 있다는 사실이죠.

마치며: 인간 승리의 결정체

이 말도 안 되는 기술을 처음 고안한 사람은 로버트 데너드 박사였고, "앞으로 2년마다 2배씩 더 많이 쑤셔 넣을 거야!"라고 예언한 사람은 고든 무어였습니다.

그리고 그 예언을 현실로 만들어, 눈에 보이지도 않는 나노미터 세계에서 탑을 쌓고 있는 사람들은 바로 삼성전자, SK하이닉스 같은 기업의 엔지니어들입니다.

가끔은 "이거 외계인 고문해서 만든 거 아니야?"라는 농담이 나오는데, 숫자를 보면 정말 그럴싸하지 않나요? 오늘 내 컴퓨터의 램을 보게 된다면, 경이로움의 눈빛을 한번 보내주세요. 그 안에는 우주가 들어있으니까요! ✨.