저자: 미상 · 외국인
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미중 기술경쟁 속 반도체가 핵심 전략 자원이 되었음을 설명. 인텔의 애리조나 투자(20억 달러)와 파운드리 사업부 신설, 미국의 SMIC 제재 요구, 중국 SMIC의 선전 28나노 웨이퍼 공장(23.5억 달러) 발표를 다룸. SMIC는 EUV 장비 제재로 7나노 이하 양산이 어렵고 주로 저가 칩 시장에 의존하며, 중국의 반도체 자급 목표(2025년 70%)는 장비·설계 등 외국 기술 의존으로 실현이 쉽지 않다는 논지.
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전자 칩은 인공지능, 빅데이터, 5G, 위성, 첨단 산업과 군사 산업 생산부터 일상생활에 이르기까지 오늘날 사회에서 필수적인 요소가 되었습니다. 휴대전화, 인터넷, 컴퓨터, 쇼핑, 결제, 은행 정산, 심지어 자동차 제어까지 거의 모든 곳에 칩이 사용됩니다. 칩이 없다면 사람들의 삶과 사회 시스템 전체가 즉시 혼란에 빠질 것입니다. 따라서 칩을 현대 산업의 동력이라고 비유하는 것은 결코 과장이 아닙니다.
미국의 반도체 회사 인텔은 3월 23일 애리조나에 칩 생산 공장 두 곳을 추가로 건설하기 위해 20억 달러를 투자하고, 회사의 IC 파운드리 서비스 사업을 확장하기 위해 '인텔 파운드리 서비스'라는 새로운 독립 사업부를 설립한다고 발표했습니다. 전문가들은 이 전략을 대만 TSMC와 한국 삼성전자에 대한 직접적인 도전으로 해석하고 있으며, 더 실질적인 의미는 미국의 반도체 수입 의존도를 낮추는 데 있다고 봅니다.
인텔의 이번 발표는 미중 무역 전쟁 이후 갈등이 고조된 상황에서 더욱 의미가 큽니다. 미국과 중국의 관계는 상업, 외교, 군사 등 여러 분야에서 심화되었지만, 그중에서도 기술 경쟁이 가장 중요하고, 반도체가 최우선 과제입니다. 3월 17일 중국의 반도체 파운드리 SMIC는 선전에 새로운 웨이퍼 공장을 건설하기 위해 23억 5천만 달러를 투자한다고 발표했습니다.
3월 18일과 19일 알래스카에서 열린 미중 고위급 회담은 좋지 않은 결과로 끝났습니다. 같은 3월 18일, 마르코 루비오 상원의원과 마이클 매콜 하원의원은 지나 라이몬도 상무장관에게 SMIC에 '포괄적 직접 생산 규칙(Foreign Direct Product Rule)'을 적용할 것을 촉구했습니다. 두 의원은 네덜란드 정부를 설득해 네덜란드 기업 ASML이 SMIC에 심자외선 리소그래피 장비를 판매하지 못하도록 하고, SMIC의 반도체 제조 수준을 16나노미터로 제한해 줄 것을 요청했습니다.
두 의원은 서한에서 SMIC가 중국 공산당의 군사 기업으로서 국방 체계와 국가 군민융합 전략에 통합되어 있어 미국의 국가 안보에 명백한 위협이라고 강조했습니다. 심자외선 리소그래피는 인공지능과 군사 개발에 쓰이는 고성능 칩 양산에 핵심적인 기술이므로, 이전을 금지하는 것이 미국의 국가 안보 이익에 부합한다는 논리입니다.
이 제재는 화웨이, ZTE 등 중국 기술 기업에 대한 미국의 제재에 이은 중대한 조치입니다. 칩은 전체 산업 시스템의 핵심이기 때문에 최종 제품 제조업체를 제재하는 것보다 파급력이 훨씬 큽니다. 바이든 미국 대통령도 2월 말 100일간의 산업 공급망 검토를 지시하며 반도체 부족 문제 해결에 나섰고, 이제 미국은 전 세계와 자국 내 반도체 생산 능력을 어떻게 늘릴지 고민해야 하는 상황입니다.
바이든 대통령은 대만, 일본, 한국 등 파트너 국가들과 협력해 중국 의존도를 낮추는 공급망 구축에 나섰습니다. 그러나 미국은 대만에 대한 과도한 의존이 오히려 약점이 될 수 있다고 우려합니다. 만약 중국이 대만을 무력으로 병합한다면 TSMC의 연구개발 및 제조 기반을 잃게 되는데, 이는 사실상 미국의 패배나 다름없습니다. 공격이 없더라도 미국은 집적회로의 약 90%를 동아시아에서 수입하고 있어, 반도체 생산을 외국에 전적으로 의존하는 구조가 얼마나 취약한지 보여줍니다.
이런 이유로 미국은 TSMC가 미국 내에 공장을 짓도록 장려하며 자국 반도체 산업을 키우고 있습니다. 인텔의 공장 확장 역시 외국 공급망 의존을 줄이기 위한 방법 중 하나입니다. 중국 정부도 이러한 공급망 확대를 적극 지원하고 있으며, SMIC의 웨이퍼 공장 역시 반도체 부족 사태에 대한 대응책으로 볼 수 있습니다. SMIC의 목표는 생산 능력과 기술을 확보해 수입 의존도를 줄이고 제재를 극복하는 것입니다. 인텔의 새로운 7나노미터 칩은 수년간 쌓아온 기술과 경험을 바탕으로 극자외선 리소그래피 장비를 사용할 예정이어서 성공 가능성이 비교적 높다고 예상됩니다.
그렇다면 중국의 SMIC 확장은 어떨까요? SMIC는 중국 제조업계의 반도체 부족 문제를 해결할 수 있을까요? 중국 최대의 반도체 제조업체이자 세계 5위 기업인 SMIC는 지난해 12월 트럼프 행정부에 의해 수출 금지 대상으로 지정되었습니다. SMIC의 4대 주주가 전체 주식의 62.53%를 보유하고 있는데, 모두 중국 국영기업입니다. 중앙 정부 직속 기업 2곳, 중국 외환관리국 산하 기업 1곳, 중국 집적회로 투자산업 기금 산하 기업 1곳이 여기에 포함됩니다. 이는 SMIC의 실질적인 지배자가 중국 정부임을 보여줍니다.
3월 3일 저녁 SMIC는 네덜란드의 세계적인 리소그래피 기업 ASML과 계약을 체결했다고 발표했습니다. ASML은 SMIC와의 DUV 리소그래피 장비 판매 계약을 2021년 말까지 연장했고, 총 주문액이 12억 달러를 넘는다고 밝혔습니다. 이 장비 구매 계약 이면에는 중국 공산당 정부의 계획이 있습니다. 2월 26일, 막대한 정부 지원과 150억 달러의 투자가 이루어졌던 우한 홍신 반도체 프로젝트가 공식적으로 파산을 선언하면서 중국의 '대약진' 식 반도체 전략은 실패로 돌아갔습니다. 이후 SMIC는 중국 정부가 의지할 수 있는 거의 유일한 중국 반도체 제조업체가 되었습니다.
3월 17일 저녁 SMIC는 선전시와 함께 28나노미터 이상의 집적회로를 생산하고 기술 서비스를 제공하는 웨이퍼 프로젝트를 추진한다고 발표했습니다. 월 4만 장 규모의 12인치 웨이퍼 생산능력을 목표로 하며 총 투자액은 약 23억 5천만 달러입니다. SMIC와 선전시 정부가 각각 약 55%, 23%의 지분을 보유하며, 생산은 2022년에 시작될 예정입니다.
SMIC가 28나노미터 이상의 칩을 택한 이유는 크게 세 가지입니다. 첫째는 장비 문제입니다. 블랙리스트에 올라 있는 SMIC는 193나노미터 파장의 ARF 엑시머 레이저 광원을 쓰는 DUV 리소그래피만 사용할 수 있습니다. 이 장비로 28나노미터 칩은 한 번의 노광으로 만들 수 있지만, 7나노미터 칩은 여러 번 노광해야 하고, 그러면 생산 비용이 높아지고 수율이 떨어집니다. 주로 광원의 해상도 한계 때문입니다.
둘째는 기술 단계입니다. SMIC는 2019년 4분기에 14나노미터 칩의 소규모 양산에 들어갔습니다. 2019년과 2020년 1분기 14나노미터 공정 매출은 각각 전체 매출의 1%, 1.3%였습니다. 2020년 2분기부터는 14나노미터와 28나노미터 공정을 함께 묶어 공개하고 있어 14나노미터만의 정확한 비중은 알기 어렵습니다. 2020년 3분기 자료에 따르면 두 공정을 합친 매출 비중은 14.6%입니다. 7나노미터 이상의 첨단 칩을 만들려면 EUV 리소그래피가 필요한데, 현재 이를 생산할 수 있는 곳은 ASML뿐입니다. SMIC는 ASML과 EUV 장비 주문 계약을 맺었지만 기술 제재로 인해 장비를 인도받지 못했습니다. EUV 장비는 5나노미터 칩 생산에 필수적입니다.
셋째는 축적된 공정 경험의 차이입니다. TSMC, 삼성 등 주요 제조업체는 오랜 경험을 쌓아 5나노미터 공정을 쓰고 있습니다. 5나노미터 공정은 같은 면적에 더 많은 트랜지스터를 넣어 전력 효율과 성능을 높입니다. SMIC는 2000년에 설립되었고, 여러 반도체 업계 거물을 영입했지만 실제 생산 공정은 아직 연구개발이 더 필요한 단계입니다. 반도체 기술은 첨단 장비만으로 완성되지 않고, 각 세대의 공정 기술을 다음 제품에 반복 적용하며 쌓아야 합니다. 기술이 뛰어난 기업은 한 세대를 건너뛸 수는 있어도 두 세대를 건너뛰기는 어렵습니다. 따라서 SMIC가 EUV 장비를 갖추더라도 단기간에 7나노미터 양산을 달성하기는 어렵습니다. TSMC가 UV 리소그래피로 7나노미터 양산에 성공한 것과 달리, SMIC는 장비 도입 시점에 이를 달성하지 못했습니다. 이는 칩 생산보다 더 발전된 공정 기술을 개발하는 데 주력하고 있기 때문입니다.
셋째 이유는 시장 문제입니다. SMIC의 분기 보고서에 따르면 매출의 거의 70%가 중국 본토와 홍콩에서 발생합니다. 파운드리 매출에서 가장 큰 비중은 0.15~0.18 마이크론 칩으로 전체의 31% 이상이고, 그다음은 55~65나노미터 칩으로 약 26%, 14~28나노미터 칩은 14.6%입니다. 최대 고객은 화웨이 하이실리콘으로 매출의 17~25%를, 두 번째는 퀄컴으로 13~21%를 차지합니다. SMIC는 저가형 휴대폰용 칩과 전력관리 칩, 40~65나노미터 칩을 주로 생산합니다. 이는 SMIC의 주력 제품이 저가형 칩 시장을 겨냥하고 있음을 보여줍니다.
따라서 핵심 질문은 SMIC의 확장이 화웨이를 위기에서 구해낼 수 있느냐입니다. 화웨이가 여전히 고급 휴대폰 제조에 집중한다면 답은 '아니오'입니다. 고급 휴대폰에는 7나노미터 칩과 더 발전된 공정이 필요하기 때문입니다. 제재 이후 TSMC, 삼성 등은 화웨이에 고급 칩을 공급할 수 없게 되었고, SMIC가 그 자리를 대신하기에는 아직 역량이 부족합니다. 반면 화웨이가 디지털 응용 분야나 저가형 시장으로 전환한다면 답은 '예'에 가까워집니다. 결국 화웨이가 고급 휴대폰 제조업체 대열에서 물러나는 것은 불가피해 보입니다.
중국의 칩 시장은 2020년 1,434억 달러 규모로 전년 대비 9% 성장하여 세계 최대 시장이 되었습니다. 그러나 중국 국내 칩 제조업체가 생산한 칩은 83억 달러 상당으로, 중국 시장의 5.9%에 불과합니다. 수요는 많은데 2020년 세계 시장 점유율이 2.1%에 그친 SMIC의 총영업수익은 41억 6천만 달러에 머물렀습니다. SMIC의 생산능력은 중국의 반도체 수입 수요에 한참 못 미칩니다.
이 상황에 대한 중국의 대응은 제14차 5개년 계획에 담겨 있습니다. 이 계획은 이전 5개년 계획과 달리 향후 5년간 경제·사회 발전의 광범위한 목표를 담고 있으며, 2035년 비전도 포함되어 있습니다. 베이징은 향후 5~10년 안에 핵심 기술에서 획기적인 발전을 이루고 혁신 국가의 선두에 서기를 바랍니다. 연구개발 투자를 매년 7%씩 늘리고, 신흥 산업의 부가가치를 GDP의 17% 이상으로 끌어올리는 것이 목표입니다. 반도체 분야에서는 2025년까지 국내에서 쓰이는 반도체의 70%를 국산으로 생산하겠다는 목표를 세웠습니다.
정부의 자금 지원과 세제 혜택으로 최근 몇 년간 중국 본토에는 수만 개의 반도체 관련 기업이 생겼고, 시멘트, 건설, 요식업 등 다른 산업의 기업과 개인들까지 반도체 분야에 뛰어들었습니다. 이는 중국의 대약진 운동처럼 과열과 사기 행위를 낳기도 했습니다. 그러나 반도체 설계와 제조는 단순히 모방한다고 되는 일이 아닙니다. 반도체 산업은 장비, 집적회로 설계, 반도체 소재, 제조, 패키징·테스트의 다섯 영역으로 나뉘는데, 외국 기술과 장비, 특히 미국의 기술과 장비는 중국 생산 사슬의 거의 모든 부분에 필수적입니다. 예를 들어 반도체 설계에는 미국 기업 시놉시스와 케이던스의 EDA 설계 소프트웨어가 필요합니다. 미국이 동맹국과 함께 첨단 설계·제조 기술과 장비 수출을 제한한다면, 중국의 반도체 발전은 크게 저해되고 수입 의존은 계속될 것입니다.
이는 중국 공산당의 제조 강국 건설과 '중국 제조 2025' 목표에도 차질을 빚게 할 것입니다. 중국 정부가 SMIC를 적극 지원하더라도 현재 SMIC의 역량만으로는 이 상황을 바꾸기 어렵고, 중국의 장기적인 반도체 수입 의존은 당분간 계속될 전망입니다.
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