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역사를 통해 현재 그리고 미래를 본다

쇼클리, 이병철회장, 이건희회장, 이재용회장 - 반도체의 탄생에서 K-반도체까지

by I watch Trends. 2025. 10. 10.
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윌리엄 쇼클리, 이병철회장, 이건희회장, 그리고 이재용회장 

1947년 벨연구소의 트랜지스터 실험 성공에서 21세기 AI 반도체까지,

반도체 산업은 과학·공정·경영이 겹겹이 쌓여 만들어졌다. 

 

윌리엄 쇼클리 / 이병철회장 / 이건희 회장 / 이재용 회장

 

1.  윌리엄 쇼클리 — 트랜지스터의 시작

1947년 12월, 뉴저지 벨연구소에서 존 바딘과 월터 브래튼이 전류 증폭에 성공하며 트랜지스터가 탄생했다.

연구 총괄을 맡은 물리학자 윌리엄 쇼클리는 이론적 토대를 제공했고,

이 성과는 1956년 노벨 물리학상 공동 수상으로 이어졌다. 트랜지스터는 진공관 대비 소형·고효율·저전력이라는 장점으로 전자산업의 패러다임을 바꾸었다.

 

그러나 쇼클리는 독단적 리더십으로 팀과 갈등을 빚었다.

1957년 그의 연구소에서 8명의 젊은 연구자가 퇴사해 페어차일드 반도체를 설립했고,

그 줄기에서 인텔·AMD·엔비디아 창립 인물들이 배출됐다.

 

아이러니하게도 그의 통제적 문화가 실리콘밸리 창업 생태계의 씨앗을 흩뿌린 셈이다.

1.1 윌리엄 쇼클리의 개발 과정 

① 배경 지식 축적(1930~1946)

  • 이론적 토대: 1920~30년대에 이미 필드 효과 트랜지스터(FET) 특허(쥴리우스 릴리엔펠드 등)가 존재했지만, 표면 상태(surface states)에 대한 이해 부족으로 실험적 재현이 어려웠다.
  • p–n 접합의 물리: 벨연구소의 러셀 올(Russell Ohl)이 1939~40년경 실리콘 내 p–n 접합과 광전 효과를 관찰했고, 이는 반도체 내 전하 운반자·장벽·공핍영역 개념을 명확히 하는 기반이 됐다.
  • 쇼클리의 역할: 쇼클리는 전자(negative carriers)와 정공(positive carriers)의 양측 운반을 전제로 접합 전류 메커니즘을 수식화하려 노력했다. 이때 축적된 모델링 시도가 훗날 ‘쇼클리 다이오드 방정식’으로 정리된다.

② 포인트 콘택트 트랜지스터의 탄생(1947)

  • 문제 재정의: 쇼클리는 초기엔 FET 접근을 선호했으나, 표면 상태가 전계를 차단한다는 바딘의 설명을 받아들이며 전략을 수정했다.
  • 실험 브레이크스루: 1947년 12월, 바딘–브래튼은 게르마늄 결정 위에 두 개의 미세 전극(‘포인트 콘택트’)을 접촉시켜 전류 증폭을 관측했다. 이는 세계 최초의 작동 트랜지스터였다.
  • 쇼클리의 반응: 총괄 책임자였던 그는 즉시 물리적 원리를 일반화하는 모델을 정리하고, 접촉 불안정성이 큰 포인트 콘택트의 한계를 넘어서는 접합형 구조를 구상하기 시작했다.

③ 접합형(BJT) 구상과 이론 정식화(1948)

  • 핵심 아이디어: 금속 바늘 대신 연속적인 p–n–p 또는 n–p–n 접합을 형성하면, 표면 요인의 영향이 줄고 제조 재현성이 높아진다는 가설.
  • 모델 수립: 소수 운반자 주입, 재결합, 확산–드리프트 방정식 등을 이용해 에미터–베이스–컬렉터 각 영역의 전류 이득을 수학적으로 도출했다.
  • 결과: 1948년 초 접합 트랜지스터의 설계 원리가 내부 보고서로 정리되고, 이후 시제품이 제작되기 시작한다.

④ 제조 공정의 구체화(1950~1954)

  • 쇼클리의 저서(1950): 『Electrons and Holes in Semiconductors』에서 접합 이론·전하 이동·전류–전압 특성을 체계화(이른바 쇼클리 다이오드 방정식 포함). 이 책은 반도체 물리·소자공학의 표준 교재가 된다.
  • 성장형 접합(Grown-Junction, 1951): 결정 성장 과정에서 도핑 농도를 바꿔 연속 접합을 만드는 방식이 실현되어 포인트 콘택트 대비 재현성과 신뢰성이 크게 향상(벨 연구소 팀—고든 틸·모건 스파크스 등).
  • 합금·확산 공정(초기 1950년대): 게르마늄 기반 합금 접합, 이어서 확산(diffusion)을 활용한 박형 베이스 구조가 등장해 fT(전이 주파수)와 수율이 개선된다.
  • 실리콘 전환(1954): 고온 안정성과 낮은 누설 특성 덕분에 실리콘 트랜지스터가 상용화(텍사스 인스트루먼트의 고든 틸 팀). 이후 공정·신뢰성의 표준이 실리콘으로 이동한다.

⑤ 산업·학술적 성과(1956 이후)

  • 노벨상(1956): 바딘·브래튼·쇼클리 공동 수상(트랜지스터 발명)
  • 창업(1956): 쇼클리는 캘리포니아 마운틴뷰에 쇼클리 반도체 연구소 설립.
  • 이후 인재 유출(‘배신자 8인’)이 페어차일드→인텔·AMD로 이어지며 실리콘밸리 반도체 클러스터의 기원이 된다.

 

윌리엄 쇼클리는 ‘작동 원리의 일반화’와 ‘접합 구조의 표준화’로 트랜지스터를 재현 가능한 공업 제품으로 끌어올렸고,

그 과정에서 반도체 물리와 제조 공정을 하나의 체계로 엮었다.

 

2. 이병철 회장 — 한국 반도체의 씨앗을 심다

1974년, 한국 전자산업이 초기 단계이던 때 성 창업주 이병철 회장은 ‘한국반도체’를 인수했다.

다수의 만류에도 그는 “남들이 다 하는 일이라면, 그건 삼성이 할 일이 아니다”라는 원칙 아래 장기 투자를 단행했고, 해외 전문가 초빙·유학 파견으로 인력·기술 기반을 구축했다. 이 선제 투자로 한국은 1980년대 세계 반도체 시장에 진입할 수 있었다.

3.  이건희 회장 — 불량품 화형식과 품질 혁명

1983년 이건희 회장  일본 NEC·도시바 공정을 견학한 뒤 이른바 ‘도쿄 선언’으로 메모리 반도체 본격 진출을 천명했다.

1984년 64K D램 수출로 세계 무대에 진입했지만, 1989년 구미의 대량 불량 사태를 계기로 불량품 15만 대 소각이라는 상징적 조치를 단행, 이후 전 공정 품질 기준을 세계 수준으로 끌어올려 글로벌 1위 기반을 구축했다.

4. 이재용 회장 — 시스템·AI 반도체로의 확장

데이터 ‘저장’에서 지능 ‘처리’로 무게중심이 이동하자, 

이재용 회장은 2019년 ‘비전 2030’을 통해 시스템 반도체·파운드리 강화, AI 연산 기술 투자를 선언했다.

평택·오스틴 거점 확장과 고객 생태계 구축으로 메모리 초격차에 더해 비메모리 경쟁력을 높이며, 엔지니어 중심 실행을 독려하고 있다.

 

 

구분  윌리엄 쇼클리 이병철 회장  이건희 회장  이재용 회장 
핵심 역할 접합 이론·공정 표준화,
산업화 기반
국내 산업 개척·인력/기술
인프라
품질 혁명·글로벌 1위 시스템·AI로 영역 확장
대표 포인트 포인트→접합 전환,
쇼클리 방정식, 성장형 접합
‘남들이 다 하는 일은 삼성 일이 아니다’ 불량품 15만 대 소각(구미, 1989) ‘비전 2030’,
평택·오스틴 파운드리

 

5.  혁신은 세대를 거쳐 완성된다

쇼클리는 작동 원리를 체계화해 소자를 산업화 가능한 형태로 만들었고, 

이병철 회장은 그 기술을 한국에 산업으로 이식했다. 

이건희 회장은 품질 혁신으로 세계를 설득했으며, 

이재용 회장은 그것을 지능의 시대로 확장하고 있다.

 

선행 이론(작동 원리) → 제조 재현성(접합·공정) → 품질 표준(신뢰) → 응용 확장(AI·시스템)으로

이어지는 연속적 축적이 산업 경쟁력을 완성한다.