잭 킬비 - 로버트 노이스 발명의 역사에서 마이크로 칩 또는 반도체 칩으로 더 잘 알려진 집적회로(integrated circuit) 개발을 둘러싸고 잭 킬비와 로버트 노이스，두 사람이 벌인 경쟁은 유례가 없다. 집적회로가 태어나기까지는 두 가지 난제가 있었다. 첫째는 하나의 조그만 기판 위에 전기회로의 모든 구성 요소를 어떻게 올려 놓을 것인가，둘째는 이 구성 요소들을 어떻게 연결할 것인가의 문제였다. 킬비는 첫째 문제에서 출발하고 노이스는 둘째 문제에서 출발하지만 둘 다 집적회로라는 목적지에 도달한다. 두 사람은 만난 적도 없고 서로 알지도 못했다. 그러나 같은 시기에 같은 생각을 하고 거의 동시에 집적회로를 탄생시켰다. 1950년대 엔지니어들은 탐험의 시대를 살았던 항해사들과 같은 심정이었다. 항해사들은 저 바다 건너에 신대륙이 있다는 사실을 확신했지만 그 길을 여는 게 쉽지 않았다. 엔지니어들은 저 장벽만 넘으면 더 정교하고 복잡한 일을 수행할 수 있는 전기회로가 가능하다는 것을 알고 있었다. 그러나 장벽은 높고 험했다. 그들의 앞을 가로막은 것은 ‘수의 횡포(the tyranny of numbers)’였다.

●‘수의 횡포’를 뛰어넘어라

세계 최초의 디지털 컴퓨터 ‘에니악’은 말 그대로 괴물이었다. 무게가 3만t이나 나가고 전깃줄로 얽히고 설킨 1만8000개의 진공관은 엄청난 전기를 먹어치웠다. 진공관은 열을 견디지 못하고 쉽게 타버려 끊임없이 갈아줘야 했다. 엔지니어들이 더 복잡한 전기회로를 디자인하려면 이내 수의 한계에 부딪혔다. 돌파구가 필요했다. 첫 번째 돌파구는 벨연구소의 윌리엄 쇼클리，월터 하우저 브래튼，존 바딘 세 사람이 열었다. 1947년 반도체 게르마늄을 이용해 진공관보다 훨씬 작고 열도 발생하지 않는 트랜지스터를 발명했다. 진공관을 트랜지스터로 대체하면서 회로의 크기，비용，효율과 안전성에 큰 도약을 가져왔지만 개별적인 부품들을 하나 하나 손으로 연결해야 하는 기본적인 구조는 바꾸지 못했다. 전기회로 구성에는 스위치，저항，콘덴서，다이오드와 같은 부품들이 들어간다. 엔지니어들의 꿈，예를 들어 로켓을 달에 보내는 것과 같은 꿈을 실현하려면 1000만개가 넘는 엄청난 수의 구성 요소가 필요하다. 이들을 하나하나 납땜으로 연결하는 것은 불가능한 일이다. 회로는 어느 한 곳이라도 연결에 문제가 생기면 전체가 멈춘다.

그리고 부품들이 너무 크고 전선이 너무 길면 전기신호가 빠르게 이동할 수 없다. 1950년대 엔지니어들은 이처럼 ‘수의 횡포’ 앞에서 더 나아갈 수 없었다. 서로 생면부지의 두 엔지니어 킬비，노이스가 이 장벽을 무너뜨릴 때까지 기다려야 했다.

●고독속에 피어오른 대발상 킬비는 외모만 보면 하이테크에 어울릴 것 같지 않은 사람이었다. 신장 198㎝의 거구에 조용하고 온화한 표정은 시골 길에서 만나는 여느 농부와 다름없었다. 혼자 일하는 것을 좋아해 대부분의 업적들도 남의 도움 없이 이뤄냈다. 그의 연구들은 반도체 물리학의 진전에 크게 기여했지만 정작 자신은 과학자가 아니고 엔지니어로 불리기를 원했다. 킬비는 그 차이를 이렇게 정의한 적이 있다. “과학자의 동기는 지식이다. 그는 어떤 것을 설명하고자 한다. 반면 엔지니어의 동기는 문제를 해결하는 것이다. 기술적인 문제를 푸는 것，바로 내가 하고 싶은 일이다. ”

1958년 7월 말 킬비는 미국 댈러스에 있는 텍사스인스트루먼트라는 회사의 실험실에 앉아 있었다. 포켓용 트랜지스터 라디오를 처음으로 만든 회사였다. 입사한 지 두 달도 안 된 34세의 킬비는 바캉스 시즌이 왔지만 휴가를 갈 처지가 아니었다. 실험실은 텅 비었고 생각할 시간은 많았다. ‘고독한 발명가’ 킬비로선 최적의 조건이 갖춰진 셈이다. 홀로 앉아서 회로를 만드는 비용을 분석하다 문득 아이디어가 섬광처럼 떠올랐다. ‘회로의 모든 구성 요소를 반도체인 실리콘으로 만들 수 있지 않을까?’ 지금까지 트랜지스터를 제외하고 콘덴서 등을 반도체로 만들려고 한 사람은 없었다. ‘그렇게 된다면 회로 전체를 하나의 물질로부터 뽑아낼 수 있지 않을까? 더 작고 더 쉽게.’

그는 실리콘으로 만들 수 있는 구성 요소들의 리스트를 만들었다. 트랜지스터，다이오드，저항，콘덴서 등 이 모든 부품이 들어간 일체형 구조를 구상했다. 그때까지 엔지니어들은 부품을 소형화함으로써 ‘수의 횡포’에서 벗어나려고 안간힘을 쓰고 있었다. 일체형은 발상의 대전환이었다. 한여름 쓸쓸한 실험실에서 세상을 근본적으로 바꿀 혁명적인 아이디어가 태동하고 있었던 것이다. 킬비는 두 달 만에 엉성해 보이는 모형을 완성했다.

●고든의 꿈을 훔쳐간 테크니션