과거의 반도체가 하나의 커다란 돌덩이를 정교하게 깎아서 만든 ‘단독 주택’이었다면, 이제는 거실, 안방, 주방을 각각 따로 만들어 나중에 하나로 합치는 ‘레고 블록’의 시대로 변하고 있습니다. 인공지능(AI) 시대가 되면서 우리가 필요한 반도체는 점점 더 복잡하고 커지고 있는데, 예전 방식으로는 만드는 비용이 너무 비싸고 불량도 많아졌기 때문입니다. 마치 모든 기능을 한 몸에 담은 만능 로봇을 하나 만드는 것보다, 팔, 다리, 머리를 가장 잘 만드는 공장에서 각각 가져와 조립하는 것이 더 효율적인 것과 같습니다. 오늘은 반도체 설계의 전통 방식인 ‘모놀리식’과 새로운 대안인 ‘칩렛’이 어떻게 다른지 아주 쉽게 알아보겠습니다.
1. 통째로 만들기 vs 따로 만들어 합치기: 설계의 혁신
우리가 사용하는 반도체 칩 안에는 수십억 개의 미세한 부품들이 들어있습니다. 2026년 현재, 반도체 회사들은 더 똑똑한 칩을 만들기 위해 고민에 빠졌습니다. 칩의 크기를 무작정 키우자니 만드는 도중 먼지 하나만 들어가도 칩 전체를 버려야 하는 ‘수율’ 문제에 부딪힌 것이죠.
왜 ‘모놀리식’과 ‘칩렛’을 구분해서 알아야 할까요? 모놀리식은 하나의 웨이퍼 위에 모든 기능을 한꺼번에 그려 넣는 방식입니다. 반면 칩렛은 칩을 여러 개의 작은 조각(Chiplet)으로 나누어 따로 만든 뒤, 나중에 최첨단 포장 기술로 연결하는 방식입니다. 요리에 비유하자면, 모놀리식은 커다란 한 판의 ‘통구이 요리’와 같아서 한 부분만 타버려도 전체를 먹지 못하지만, 칩렛은 각각의 재료를 따로 조립하는 ‘밀키트’와 같아서 훨씬 경제적이고 똑똑한 방법이라고 할 수 있습니다.
2. 우리 주변 비유로 이해하기
1) Monolithic vs Chiplet (단어 의미 풀이)
- Monolithic (모놀리식):
- Mono (하나의): 하나라는 뜻을 가지고 있어요.
- Lithic (돌의): 돌이나 덩어리를 의미해요.
- 전체 의미: 커다란 반도체 덩어리 하나에 모든 기능을 다 집어넣어 만드는 ‘통짜 설계’ 방식입니다.
- Chiplet (칩렛):
- Chip (칩): 반도체 조각을 말해요.
- -let (작은): 작은 것을 뜻하는 접미사예요.
- 전체 의미: 커다란 칩을 기능별로 작게 쪼개어 만든 뒤, 레고처럼 조립하는 ‘조각 설계’ 방식입니다.
2) Monolithic = ‘한 권에 다 들어있는 백과사전’
- 방식: 국어, 영어, 수학 내용을 한 권의 아주 두꺼운 책에 모두 인쇄합니다.
- 특징: 한 페이지만 인쇄가 잘못되어도 책 전체를 버려야 합니다. 책이 커질수록 만들기가 매우 까다롭습니다.
3) Chiplet = ‘과목별로 나누어진 학습지’
- 방식: 국어, 영어, 수학 책을 각각 따로 만듭니다. 나중에 이 책들을 하나의 가방(패키지)에 담아줍니다.
- 특징: 수학 책이 잘못 인쇄되면 수학 책만 다시 만들면 됩니다. 각 과목을 가장 잘 만드는 출판사에서 가져올 수도 있어 매우 효율적입니다.
3. 왜 ‘칩렛’이 대세가 되었을까요?
반도체 성능을 높이는 방식이 바뀌었기 때문입니다.
- 불량률 줄이기: 칩이 커질수록 불량이 날 확률이 높습니다. 칩렛은 작게 나누어 만들기 때문에 불량이 나도 그 조각만 버리면 되어 ‘수율’(성공적으로 만들어진 비율)이 훨씬 높습니다.
- 비용 절감: 굳이 최첨단 기술이 필요 없는 부분은 저렴한 공정으로 만들고, 핵심 두뇌만 비싼 공정으로 만들어 합칠 수 있어 돈을 아낄 수 있습니다.
- 맞춤형 제작: 고객이 원하는 기능 조각들만 쏙쏙 골라 조립하면 되기 때문에 ‘맞춤형 반도체’를 만들기 아주 좋습니다.
4. 한눈에 쏙! 짝꿍 비교 표
| 구분 | Monolithic (모놀리식) | Chiplet (칩렛) |
| 핵심 구조 | 하나의 칩에 모든 기능 포함 | 여러 작은 조각을 조립 |
| 비유 | ‘통째로 구운 피자’ | ‘조각조각 합친 모둠 피자’ |
| 장점 | 내부 통신 속도가 아주 빠름 | 생산 비용이 저렴하고 불량이 적음 |
| 단점 | 칩이 커질수록 만들기 매우 힘듦 | 조각들을 연결하는 기술이 매우 복잡함 |
5. 이 분야의 주인공은 누구일까요?
칩렛 시대를 이끌어가고 있는 대표적인 회사들입니다.
- AMD: 칩렛 기술을 가장 먼저 대중화시킨 선구자입니다. 라이젠 CPU로 이 기술의 위력을 보여주었죠.
- 인텔: ‘타일’(Tile)이라는 이름으로 칩렛 기술을 적극 도입하여 최첨단 프로세서를 만들고 있습니다.
- TSMC: 조각난 칩들을 아주 미세하게 연결해 주는 ‘패키징’ 기술을 제공하는 핵심 기지입니다.
- 삼성전자: 칩렛 설계를 돕는 생태계를 구축하고, 메모리와 로직 칩을 연결하는 기술을 강화하고 있습니다.
- 엔비디아: 최신 AI 반도체인 ‘블랙웰’ 등에 칩렛 구조를 도입하여 성능을 극한으로 끌어올리고 있습니다.
[Biz Insight English]
1. 일상생활
- A: Why are modern CPUs made of multiple small pieces? (왜 요즘 CPU는 여러 개의 작은 조각으로 만들어져?)
- B: It’s called Chiplet design, which is more efficient than the Monolithic way. (그건 칩렛 설계라고 해. 모놀리식 방식보다 훨씬 효율적이지.)
2. IT 비즈니스 현장
- A: We should adopt Chiplet architecture to improve yield. (수율을 높이기 위해 칩렛 구조를 도입해야 합니다.)
- B: Agreed. It will also reduce our manufacturing costs significantly. (동의합니다. 제조 비용도 크게 줄여줄 것입니다.)
※ 이 포스팅의 이미지와 일부 설명은 Google Gemini AI와 협업을 통해 제작되었으며, 저자가 직접 내용을 창작, 검토하고 편집했습니다.