저자: 미상 · 외국인
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TSMC는 일본 구마모토 JASM 공장을 애리조나보다 빠르게(발표 후 20개월 내 가동) 진행 중이며, 일본은 가까운 지리·합작 파트너(소니·덴소·도요타)·낮은 인건비·엔화 약세 및 신속한 보조금 지급 덕분에 유리하다. 애리조나는 노조 갈등·인력 이탈·규제 지연 등으로 느리며, 미국 반도체법은 조건부 성공이고 TSMC는 부차적 역할에 그칠 것이라는 견해.
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2024년 2월 말, TSMC는 일본 합작 투자 회사인 JASM(Japan Advanced Semiconductor Manufacturing)의 출범을 기념하는 행사를 열었습니다. 설립자인 모리스 장(Morris Chang)은 뜻깊은 연설을 했고, 일본 정부는 2단계 사업에 대한 지원을 공식 발표했습니다. 더 발전된 3단계 사업에 대한 소문도 무성한 가운데, TSMC 애리조나 공장의 1단계 사업은 가동을 시작했습니다. 2단계 사업은 반도체법에 따른 보조금 지원 대상이며, 이 단계에서 생산되는 반도체는 2028년 이전에는 출시되지 않을 것으로 예상됩니다. (저는 2028년이 실제 연도가 아니라 4년 뒤라는 점을 계속 부인하고 있습니다.)
JASM은 TSMC가 2020년 5월 애리조나 공장 설립을 발표한 지 1년이 넘은 2021년 11월에 발표되었습니다. 그런데 일본에서는 발표부터 공장 가동까지 단 20개월밖에 걸리지 않았습니다. 도대체 무슨 일이 벌어지고 있는 걸까요? 왜 TSMC는 애리조나보다 일본에서 더 나은 성과를 내고 있을까요? 이 영상에서는 이 질문을 깊이 파고들어 분석합니다. TSMC의 공식 입장은 두 공장의 규모를 본질적으로 비교할 수 없다는 것입니다. 다시 말해 "우리 이야기는 그만하고 일하게 해 달라"는 것이죠.
물론 어느 문화나 국가가 다른 곳보다 낫다고 말하려는 것이 아닙니다. 이 점을 꼭 기억해 주세요.
먼저 우리가 마주한 과제의 엄청난 규모를 이해해야 합니다. 반도체 제조 시설, 즉 팹(Fab)은 속도와 정밀도의 극한을 보여주는 곳입니다. 반도체는 웨이퍼에 다이 형태로 새겨지며, 수개월에 걸친 공정 흐름(Process Flow)을 거쳐 생산됩니다. 이 공정 흐름은 수백 개의 단계로 이루어져 있고, 각 단계는 산화, 증착, 포토리소그래피, 전자 전달(ET), 이온 주입, 금속화, 세척 같은 핵심 반도체 기능 중 하나를 담당합니다.
세척은 절대 빼놓을 수 없는 중요한 단계입니다. 공정 흐름의 효율을 극대화하기 위해 팹은 베이(Bay)라 불리는, 각 공정 단계를 수행하는 장비로 가득 찬 방들로 구성됩니다. 이렇게 하면 웨이퍼가 각 단계를 거치며 이동하는 거리를 최소화할 수 있습니다. 전체 공정 흐름에는 최대 500개의 장비가 사용될 수 있으며, 이 모든 장비는 입자가 허용되지 않는 클린룸으로 들어갑니다. 전 세계적으로 팹 건설부터 생산 시작까지 평균 약 1.9년이 걸립니다. TSMC는 이 기록을 단축하기 위해 애쓰고 있습니다.
저는 평소 소셜 미디어를 즐기지 않아 가급적 접속하지 않으려 합니다. 그런데 이상한 곳이라 그런지, TSMC가 대만의 이른바 '실리콘 실드'를 유지하고 최고 노드를 대만에 남겨두기 위해 애리조나 공장 건설을 고의로 지연시키고 있다는 레딧 댓글들을 봤습니다. TSMC가 지정학적 게임을 하려고 스스로 발목을 잡고 있다는 주장은 터무니없습니다. 단일 공장을 짓는 데 드는 모든 단계를 생각해 보세요. 수백억 달러의 자본이 투입됩니다. TSMC는 애리조나 공장 두 단계에 400억 달러를 투자하겠다고 공개적으로 약속했습니다.
공장 설비는 빠르게 감가상각되고, 거의 100% 가동될 때만 경제적으로 이득입니다. 즉, 가동이 늦어지는 동안 회사는 돈을 태우고 있는 셈이며, 고객에게 칩을 팔지 못해 생기는 매출 손실은 계산에도 넣지 않은 금액입니다. TSMC는 주주 소유 회사이므로 애리조나 공장을 조속히 가동하는 것이 경제적으로 매우 중요합니다. 상상력 없는 음모론은 그만 퍼뜨려 주셨으면 합니다.
가장 명백한 사실부터 말씀드리면, 대만과 일본은 지리적으로 매우 가깝습니다. 구마모토는 일본 규슈 섬에 있어 비행기로 두 시간이면 갈 수 있습니다. 미국까지 12~14시간 비행하는 것에 비하면 훨씬 낫죠.
거리는 긴급한 문제에 대한 답변을 늦추고, 공급업체들이 이전보다 훨씬 많은 노력을 기울이게 만드는 등 여러 문제를 낳지만, 지리적 거리는 어쩔 수 없는 부분입니다. 그런데 아시아 기업들이 태평양을 건너 자국의 문화를 이식하면서도 효율 손실이 거의 없었던 사례는 많습니다. 가장 대표적인 예가 도요타와 혼다 같은 일본 자동차 회사들입니다. 반도체 회사들도 본거지에서 멀리 떨어진 곳에 첨단 제조 시설을 짓는 것이 가능하다는 것을 입증했습니다. 인텔은 아일랜드와 이스라엘에 그런 시설을 세운 것으로 유명합니다. 상황이 완전히 같지는 않지만, 다른 요인들이 작용합니다.
JASM은 28나노미터 기술이나 16나노미터 핀펫(FinFET) 노드처럼 비교적 단순한 공정을 사용합니다. TSMC의 마크 리우(Mark Liu) 전 회장은 두 번째 일본 제조 시설이 6나노미터급 공정 노드인 N6를 사용할 것이라고 밝혔습니다. 반면 애리조나 제조 시설은 처음에 5나노미터급 노드인 N5를 사용하다가 나중에 N4 기술로 업그레이드했습니다.
여기서 법적으로 상기시켜 드려야 할 사항이 있습니다. 5나노, 4나노, 3나노 같은 용어는 성능 향상을 나타내기 위해 고른 마케팅 용어일 뿐, 칩의 물리적 치수를 뜻하지 않습니다. 물리적 매개변수만으로는 최종 성능을 예측할 수 없습니다. 굳이 반복할 필요는 없겠지만, Hacker News 댓글에서 1나노 이후에는 무슨 일이 벌어지느냐는 질문을 계속 받아서 다시 한번 강조합니다.
제가 하려는 요점은, TSMC 애리조나 공장이 더 정교한 노드를 소량으로 운영하고 있다는 것입니다. 하지만 이것이 바로 기술 발전의 핵심입니다. 처음에는 느리게 시작하고 나중에 빠르게 발전하는 것이죠. TSMC는 보수적인 회사입니다. 더 쉬운 노드부터 시작해 기술을 단계적으로 발전시키는 방식을 선호합니다. 일본 공장도 일반적인 평면 노드인 28나노부터 시작했는데, 이미지 센서에 더 적합하도록 약간 수정했습니다. 이후 덴소가 참여하면서 16나노 핀펫 기술을 추가했고, 이제 도요타와 함께하는 두 번째 공장에서는 6나노급 세미 리딩 엣지 노드를 도입할 예정입니다. 그리고 소문으로만 떠도는 세 번째 공장에서는 4나노 노드 이상이 구현될 가능성이 높습니다.
미국 공장이 곧바로 N4로 넘어간 것은 난이도를 크게 높였습니다. N4는 N28보다 공정 단계가 훨씬 많고 허용 오차도 훨씬 엄격합니다. TSMC의 전 법률 고문 리처드 천(Richard Chen)은 대만 매체 디지타임스와의 인터뷰에서 이 점을 언급했습니다.
미국의 편집증은 동등하게 중요한 기존 기술(첨단과는 거리가 먼 기술)보다 최첨단 공정에 비정상적으로 집중하게 만들었습니다. 워싱턴은 TSMC가 최첨단 공정을 개발하도록 지나치게 압박했고, 해당 노드에 막대한 보조금을 지급했습니다. 이 의원들이 이른바 "칩 부족 문제"를 해결해야 한다는 정치적 압박을 받았다는 것은 이해합니다. 하지만 당시 부족했던 많은 칩이 최첨단 4개 노드에서 생산된 것이 아니었다는 점도 지적하고 싶습니다.
JASM의 중요한 특징 중 하나는 TSMC의 다른 파트너인 소니, 자동차 부품 제조사 덴소, 자동차 제조사 도요타와의 합작 투자라는 점입니다. 현재 지분은 TSMC 86.5%, 소니 6%, 덴소 5.55%, 도요타 2%입니다. 언뜻 별것 아닌 것처럼 보일지 모르지만, 파트너들의 영향력은 지분 보유를 넘어 훨씬 광범위합니다.
첫째, 이 세 회사는 투자자일 뿐 아니라 고객이기도 합니다. 수요와 물량을 보장해 주는데, 물량이 중요한 반도체 산업에서 이는 엄청난 의미를 갖습니다. 이를 통해 수율을 높이고 많은 양의 칩을 팔 수 있습니다.
둘째, 공급망입니다. 이전 영상에서 다룬 1983년 도요타와 GM의 합작 회사 뉴미(NUMMI)가 떠오릅니다. 도요타가 합작을 원했던 주된 이유 중 하나는 GM이 미국 내 협력업체를 소개해 주겠다고 약속했기 때문이었습니다. 소니도 마찬가지로 TSMC를 일본 내 협력업체 네트워크에 소개하고 있을 가능성이 높습니다. 초기에는 많은 대만 협력업체가 일본으로 건너와야 하지만, JASM은 초기 현지 조달 비중이 25%에 불과합니다. 장기적으로는 이 비율을 높이는 것이 목표입니다.
셋째, 블룸버그 보도에 따르면 소니는 TSMC가 구마모토 지역사회에 진출하는 데 중요한 역할을 했습니다. 부지 매입을 지원하고, 반도체 공장이 지역 상수도에 미치는 영향을 관리하는 데도 도움을 주었습니다. 애리조나에서는 TSMC가 현지 파트너 없이 독자적으로 사업을 진행하고 있습니다. 운영에 필요한 노하우를 얻고 오해를 풀기 위해 스스로 애써야 하는 상황이죠. 대만 기반 협력업체들이 미국에 진출하는 것은 엄청난 경영 및 물류상의 난제입니다. 현지에서 긴장과 안전하지 못한 행동에 대한 보고가 나오는 것도 놀랍지 않습니다. 2012년 8월 가디언 기사는 대만의 주요 클린룸 건설사 유나이티드 인티그레이티드 서비스와 건물 유지보수업체 마케테크 인터내셔널을 예로 들었습니다.
그렇다면 TSMC는 왜 현지 파트너와 함께 애리조나에 공장을 세우지 않았을까요? 한 가지 이유는 글로벌파운드리나 인텔처럼 강력한 경쟁사와 협력하는 것이 최선의 선택이 아니었을 것이라는 점입니다. 또 다른 이유는 합작 투자 아이디어 자체가 일본 정부에서 나왔기 때문일 것입니다. 일본 정부는 처음부터 소니의 참여를 강하게 주장하며 중개자 역할을 했습니다. TSMC는 보통 합작 투자를 하지 않지만, 이번 경우는 성공적이었습니다. 그 좋은 예가 2027년 독일 드레스덴 공장 건설에도 합작 방식을 다시 쓴다는 점입니다. TSMC 드레스덴 공장은 보쉬, 인피니언, NXP를 고객으로 확보하게 될 것입니다. 아마 최종적으로는 이 거대한 공장을 성공적으로 짓는 데 협력업체 역할도 하게 되겠죠.
TSMC 애리조나 지사도 합작 파트너를 확보해 상황을 개선하려 합니다. 모리스 장과 현 CEO인 C.C. 웨이는 과거 텍사스 인스트루먼트에서 일한 경력이 있습니다. 이들이 참여하지 않을 이유가 없죠.
TSMC는 인텔, 삼성과 마찬가지로 재정 지원 없이는 미국이나 일본에 공장을 짓지 않았을 것입니다. 반도체 산업에서 보조금은 당연한 것으로 여겨지며, 중국을 포함한 모든 나라가 시행하고 있습니다. 중국은 거대한 피라미드를 지을 만큼의 자금을 투입하고 있죠. 그러니 보조금의 철학적 옳고 그름은 잠시 접어두고, 실제 쟁점 중 하나는 보조금이 얼마나 빨리 지급되느냐입니다.
일본은 구마모토 1호 공장 건설에 35억 달러, 즉 총 건설비의 약 40%를 지원했습니다. 이 금액은 2022년 4월 착공 후 불과 몇 달 만인 2022년 6월에 발표되었고, 보조금 지급은 2022년 말부터 시작되었습니다. 반면 미국 반도체법 사무국은 현재까지 TSMC, 인텔 등에 대한 더 큰 규모의 보조금 지급 계획을 발표하지 않았습니다. 아마 이 영상을 보실 무렵에는 발표되어 있겠지만요. 사무국은 이미 서명 절차를 마쳤습니다만, 왜 이렇게 오래 걸릴까요? 아마도 광범위한 검토와 계획 때문일 것입니다. 블룸버그에 따르면 이 부서에는 130명이 넘는 직원이 있습니다. 인력을 충원하고 준비를 해야 하죠.
공짜 돈에는 항상 조건이 따릅니다. 일본 정부가 붙인 조건은 반도체 회사들이 붙인 조건보다 훨씬 느슨합니다. 닉(Nikkei)은 일본의 보조금 규정에 10년 약정, 공급 부족 시 생산량 증대, 핵심 기술 보호, 공장에 대한 지속 투자 등의 조건이 포함되어 있다고 보도했습니다. 이 조건들이 얼마나 지역에 집중되어 있는지 주목해야 합니다. 일본 내 반도체 공장에만 초점을 맞추고 있죠. 반면 미국 반도체법은 광범위한 "안전장치"를 마련했습니다. 중국과 러시아의 확장을 막는 안전장치는 이해할 만하지만, 특히 중국 본토에 여러 반도체 공장을 가진 TSMC에게는 검토와 준수에 더 많은 시간이 필요합니다. 정부가 지원금을 환수하는 것을 원하는 기업은 없습니다.
구마모토는 한때 일본의 주요 반도체 제조 중심지였지만, 지금은 어려운 시기를 겪고 있습니다. 구마모토는 일본에서 실업률이 가장 낮은 지역 중 하나이지만, 고등학교 졸업생의 40%가 일자리를 찾아 타지로 떠나는 상황입니다. 이런 환경에서 TSMC는 매우 경쟁력 있는 임금을 제시하고 공장 건설을 빠르게 진행할 수 있었습니다. 엔화 약세도 한몫했습니다. 블룸버그는 일본의 한 고위 임원의 말을 인용해, 보통 월 3만 엔을 받는 직종의 급여가 TSMC 공장에서는 5만 엔에 달한다고 보도했습니다. 엔지니어도 마찬가지입니다. 구마모토 1호 공장은 약 1,500명을 고용할 것으로 예상되며, TSMC는 일본에서 엔지니어 채용 공고를 내면서 기존 시장 평균보다 3분의 1 높은 급여를 제시하고 있습니다. 이미 많은 기업이 TSMC가 자사 인력을 빼 간다고 불만을 토로하고 있습니다.
이는 미국과 확연히 다른 상황입니다. 특히 오랫동안 반도체 공장 건설이 멈춰 있던 미국에서는 원하는 수준의 임금으로 제조 인력을 확보하기가 훨씬 어려워졌습니다. 오하이오의 인텔조차 인력이 부족해 직원의 40% 이상을 다른 주에서 충원해야 하는 상황입니다.
대만과 일본은 업무 문화에서도 닮은 점이 있습니다. 두 나라 모두 높은 수준의 전문성을 중시합니다. 장기 근속은 익숙한 방식을 고수하게 만드는 단점이 있지만, 직원들이 자신의 분야에서 기술과 전문성을 쌓을 시간을 준다는 장점도 있습니다.
애리조나 직원들은 좀 더 유동적입니다. TSMC는 신입사원들에게 대만에서 장기 교육 프로그램을 이수하게 하는데, 중도 탈락률이 꽤 높다는 이야기를 들었습니다. 인근의 인텔은 더 높은 임금과 더 나은 근무 조건을 제시하며 매력적인 대안을 제공합니다. 조정이 이루어지기 전까지 TSMC는 인텔의 인재 영입처가 될 것입니다.
문화적 충돌도 문제입니다. 저는 아시아계 부모님과 친척들 밑에서 자랐고 그들을 좋아하지만, 그들의 스타일이 호불호가 갈리는 것은 분명합니다. 미국인들은 반복적으로 게으르다는 말을 듣는 것을 좋아하지 않으며, 이는 바뀌어야 합니다.
지역 노조와 관련된 주목할 만한 사례도 있습니다. 모리스 장은 노조를 매우 싫어하는 것으로 보이며, 그가 설립한 회사는 노조를 피하기 위해 많은 노력을 기울였습니다. 마크 리우 회장이 실적 발표회에서 대만 출신 전문 인력팀을 데려오겠다고 말한 것이 그 예입니다. 공장 장비 설치를 두고 애리조나의 여러 노동조합이 회사의 허위 진술을 공개적으로 비난하고, 해당 노동자들의 비자 발급을 막으려 했습니다. 한 노조 지도자는 TSMC가 미국인을 "더 저렴한 대만인"으로 대체해 일자리를 위협한다고 비난하는 공개 광고를 냈습니다.
이는 분명 회사를 당황하게 했고, 현지 파트너가 있었다면 훨씬 원만하게 해결했을 것입니다. 지방 정부가 부족한 부분을 메워야 했지만, 이 모두가 성장통입니다. 저는 TSMC와 노조가 결국 모두가 만족할 해결책을 찾으리라 생각합니다. 실제로 2023년 12월에는 TSMC와 노조 간 합의 소식이 전해졌습니다. 다만 모든 것이 처음 생각했던 만큼 빨리 진행되지는 않을 것입니다.
규제는 건설을 제때 끝내는 데 중요한 요소입니다. 대만 장화(Changhua) 지역 정부가 TSMC를 유치하려 했을 때 가장 큰 문제 중 하나는 '목마른 공장(Thirsty Fabs)'에 필요한 물 공급이었습니다. 장화 경제국은 회사와 협력할 태스크포스를 구성하고 새로운 해결책 마련에 나섰습니다. 재활용수 공장과 파이프라인 건설과 관련해 행정 절차를 단 하루 만에 처리한 사례가 눈에 띕니다.
반면 미국은 팹 건설 속도가 세계에서 가장 느린 나라 중 하나입니다. 1990년대 이후 팹 건설 건수는 55개에서 22개로 줄었고, 그 22개 중 대규모 팹은 하나도 없습니다. 지연의 이유는 여러 가지입니다. 자재 부족, 노동력 부족, 운송 문제가 주요 원인으로 꼽히지만, 오염물질 배출, 석면 폐기물 운송, 빗물 오염 방지 등 환경 허가도 지연을 낳습니다. 여러 기관이 이런 허가를 나눠 맡기 때문에 조율과 속도가 어렵습니다. 이는 연방 차원의 요구 사항이며, 지역별 요구 사항은 위치에 따라 더 빠르게 처리되는 경향이 있습니다. 예를 들어 샌프란시스코에 팹을 지으려 한다면, 얼마나 많은 주민이 샌프란시스코 만의 경관을 즐길 수 있는지 상상해 보세요.
이런 규제에는 이유가 있습니다. 반도체 핵심 원자재는 종종 독성이 있거나 위험하며, 운송에도 많은 에너지가 듭니다. 이런 원자재는 미국에서 생산되지 않아 수입해야 하죠. 정부는 국가 안보와 환경 보호라는 두 우선순위 사이에서 이 규제와 운송 사이의 균형을 맞춰야 합니다.
마지막으로 반도체법에 대한 의견을 말씀드리겠습니다. 2022년 반도체법은 대중적으로 성공적인 법안으로 여겨지겠지만, 조건부의 성공일 것입니다. 또한 저는 TSMC가 이 성공에서 부차적인 역할만 하게 될 것이라고 생각합니다.
올해는 미국 대선이 있는 해이고, 지나 라이몬도 상무장관은 미국의 최첨단 디지털 로직 칩 시장 점유율을 0%에서 20%로 끌어올리는 것 같은 주요 공약을 내세우고 있습니다. 저는 0%라는 수치에 의문을 제기합니다. 최첨단이란 무엇을 뜻할까요? 선두 기업보다 최소 3세대 뒤처진 노드를 말하는 것은 아닐까요? 미국의 전체 생산능력 점유율은 아마 20~25% 정도일 것입니다. 메모리나 기타 최첨단 기술은 어떻게 정의해야 할까요? 어쨌든 그 20% 가운데 상당 부분은 인텔에서 나올 것으로 보입니다. 인텔은 점점 미국 반도체 산업을 이끄는 기업으로 자리 잡고 있으며, 18A 칩이 대규모로 가동되면 기술적 선두주자가 될 것이고, 그때 우리는 승리를 선언할 수 있을 것입니다.
TSMC의 애리조나 공장도 결국 반도체를 생산하게 될 것이라는 지역 뉴스 보도가 있었습니다. TSMC가 2024년 2월에 마지막 철골 구조물을 설치했다고는 하지만, 마크 리우가 말했듯 미래는 보조금 규모에 달려 있습니다. 만약 TSMC가 일본처럼 400억 달러 규모 프로젝트에서 40%, 즉 160억 달러의 보조금을 원한다면, 선거의 해에 정부가 외국 기업에 그만한 거액을 지원하는 것을 어떻게 볼까요? 아마 그럴 수도 있고 아닐 수도 있겠죠. 덧붙이자면, 그 160억 달러는 현금 보조금 형태가 아닐 수도 있습니다. 투자세액공제 혜택이 상당 부분을 차지할 테니까요. 그러니 상황이 바뀌지 않는 한, TSMC의 워싱턴 웨이퍼테크 사례처럼 3단계 프로젝트는 사실상 거기서 끝날 가능성이 큽니다.
TSMC가 일본으로 사업을 확장한다면 대만 반도체에 대한 사람들의 과도한 우려도 상당 부분 해소될 것입니다. 그러면 우리 모두 각자의 삶을 살아갈 수 있겠죠.
자, 여러분, 오늘은 여기까지입니다. 시청해 주셔서 감사합니다. 채널 구독과 패트리온 후원도 부탁드리며, 다음 시간에 뵙겠습니다.
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