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전자 칩은 인공지능, 빅데이터, 5G 위성, 첨단 산업, 군사 산업 생산부터 사람들의 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 산업 동력의 핵심이라고 비유하는 것은 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 서비스라는 새로운 독립 사업부를 설립할 것이라고 발표했습니다.
전문가들은 인텔의 이러한 전략을 대만의 TSMC 와 한국의 삼성전자에 대한 직접적인 도전으로 해석하고 있으며, 이 계획의 더욱 실질적인 의미는 미국의 반도체 수입 의존도를 낮추는 데 있다고 보고 있습니다. 인텔의 이러한 주요 전략적 조정 발표의 배경은 미중 무역 전쟁 이후 표면적으로는 갈등이 점차 고조된 상황에서 더욱 의미심장합니다. 미국과 중국 간의 관계는 상업, 외교, 군사 등 여러 분야에서 심화되었지만, 특히 기술 경쟁이 가장 중요하며, 그중에서도 반도체가 최우선 과제입니다. 3월 17일, 중국 반도체 파운드리 SMIC는 선전에 새로운 웨이퍼 공장을 건설하기 위해 23억 5천만 달러를 투자한다고 발표했습니다.
3월 18일과 19일에는 알래스카에서 열린 미·중 고위 관리 회담이 좋지 않은 결과로 마무리되었습니다. 3월 18일, 마르코 루비오 상원의원과 마이클 매콜 하원의원은 지나 라이몬도 상무장관에게 SMIC에 대해 포럼 생산 직접 제품 규칙(Forum Proposed Direct Product Rule)을 적용할 것을 촉구했습니다. 두 의원은 네덜란드 정부를 설득하여 네덜란드 회사 ASML 홀딩스가 SMIC에 심자외선 리소그래피 장비를 판매하는 것을 막고, SMIC의 반도체 제조 기준( 칩 크기)을 16나노미터로 설정해 줄 것을 요청했습니다.
루비오와 매콜 의원은 라이몬도 장관에게 보낸 서한에서 SMIC의 지정 때문에 이러한 조치가 필요하다고 강조했습니다. 중국 공산당 군사기업으로서 중국 국방 체계 및 국가 군민융합 전략에 통합된 SMIC는 미국의 국가 안보에 명백한 위협입니다. SMIC는 중국 공산당 군부가 미래에 미국을 제치고 세계 패권을 장악하려는 계획을 지원하는 역할을 하고 있기 때문에, SMIC의 반도체 생산을 지원할 수 있는 물자의 이전을 금지하는 것은 미국의 국가 안보 이익에 부합합니다. 심자외선(DUV) 리소그래피는 인공지능 및 군사 개발에 사용되는 고성능 칩의 대량 생산에 중요한 기술이며, 미국의 국가 안보 및 외교 정책 이익에 위협이 됩니다.
SMIC에 대한 제재는 미중 기술 분쟁 의 확대로 볼 수 있으며, 화웨이, ZTE와 같은 중국 기술 기업에 대한 미국의 제재에 이은 중대한 조치입니다. SMIC에 대한 제재는 화웨이와 같은 최종 제품 제조업체에 대한 제재보다 훨씬 더 중요합니다. 이는 칩이 전체 산업 시스템의 핵심이기 때문이며, 현재 전 세계적인 칩 경쟁이 가져올 잠재적인 경제적, 지정학적 영향에 대응하기 위한 조치입니다. 조 바이든 미국 대통령은 2월 말 100일간의 산업 공급망 검토를 지시하며 반도체 부족 문제를 해결하기 위해 노력했습니다. 이제 미국은 전 세계적으로 그리고 미국 내에서 반도체 생산 능력을 어떻게 확대할 수 있을지 고민해야 합니다.
바이든 대통령은 대만, 일본, 한국 등 파트너 국가들과 협력하여 중국에 대한 의존도를 낮추는 공급망 구축에 착수했습니다. 그러나 미국은 대만에 대한 과도한 의존이 약점으로 작용할 수 있다는 점을 우려하고 있습니다. 만약 중국이 대만을 무력으로 병합한다면, TSMC의 연구 개발 및 제조 기지가 필요하게 될 것이고, 이는 미국에 직접적인 패배와 마찬가지일 것입니다. 만약 중국이 대만을 공격하지 않더라도, 미국은 집적 회로의 거의 90%를 동아시아에서 수입하고 있는데, 이는 반도체 생산의 외국산에 대한 전적인 의존이 얼마나 취약한지를 보여줍니다.
이러한 이유로 미국은 TSMC가 미국 내에 공장을 설립하도록 장려하여 미국 반도체 산업을 활성화시키고 있습니다. 인텔의 웨이퍼 공장 확장 또한 외국 반도체 공급망에 대한 의존도를 줄이는 한 가지 방법입니다. 중국 정부는 이러한 공급망 확대를 적극적으로 지원하고 있습니다. SMIC의 웨이퍼 공장은 반도체 부족 사태에 대한 대응책 중 하나로 볼 수 있습니다. SMIC의 목표는 반도체 생산 능력과 기술을 확보하여 수입 의존도를 줄이는 동시에 제재를 극복하는 것입니다. 인텔의 새로운 7나노미터 칩은 인텔이 수년간 축적해 온 기술과 경험을 바탕으로 극자외선 리소그래피 장비를 사용할 예정이며, 성공 가능성은 비교적 높을 것으로 예상됩니다.
그렇다면 중국의 SMIC 확장은 어떨까요? SMIC는 중국 제조업계의 반도체 부족 문제를 해결할 수 있을까요? 중국 최대 반도체 제조업체이자 세계 5위 기업인 SMIC는 지난해 12월 트럼프 행정부에 의해 수출 금지 대상 기업으로 지정되었습니다. SMIC의 4대 주주는 전체 주식의 62.53%를 보유하고 있으며, 이들 모두 중국 국영 기업입니다. 여기에는 중앙 정부 직속 기업 2곳, 중국 외환 관리국 산하 기업 1곳, 그리고 중국 집적회로 투자 산업 기금 산하 기업 1곳이 포함됩니다. 이는 SMIC의 실질적인 지배자가 중국 정부임을 보여줍니다.
3월 3일 저녁, SMIC는 네덜란드의 세계적인 리소그래피 기업 ASML과 인수 계약을 체결했다고 발표했습니다. ASML은 최근 SMIC에 DUV 리소그래피 장비 판매 계약을 2021년 말까지 연장하고 총 주문액이 12 억 달러를 넘는다고 밝혔습니다. SMIC와 ASML의 리소그래피 장비 구매 계약 이면에는 중국 공산당 정부의 계획이 있습니다. 2월 26일, 중국 정부의 막대한 지원과 150억 달러의 투자가 이루어졌던 우한 홍신 반도체 프로젝트가 공식적으로 파산 선언을 하면서 중국의 '대약진 운동' 반도체 전략은 실패로 돌아갔습니다.
3월 15일에 공개한 HMMC와 '대약진 운동'에 대한 영상은 우한 홍신 프로젝트 실패 이후 중국 정부가 의지할 수 있는 유일한 중국 반도체 제조업체가 된 상황을 시청자 여러분께 소개하는 특별한 영상입니다. 3월 17일 저녁, SMIC는 선전시와 공동으로 28나노미터 이상의 집적회로를 생산하고 기술 서비스를 제공하는 웨이퍼 프로젝트를 추진한다고 발표했습니다. 월 4만 개 정도의 12인치 웨이퍼 생산 능력을 목표로 하는 이 프로젝트의 총 투자액은 약 23억 5천만 달러입니다. SMIC와 선전시 정부가 각각 약 55% 와 23%의 지분을 보유하고 있으며, 생산은 2022년에 시작될 예정입니다.
SMIC가 28 나노미터 이상의 칩을 선택한 이유는 무엇일까요? 주요 이유는 세 가지입니다. 첫째, 장비 문제입니다. SMIC는 중국 공산당 군부의 지원으로 블랙리스트에 올라 193나노미터 파장의 ARF 엑시머 레이저 광원을 사용하는 DOV 리소그래피만 사용할 수 있습니다. 이 리소그래피를 통해 28나노미터 칩은 한 번의 노광으로, 7나노미터 칩은 여러 번의 노광으로 구현할 수 있지만, 여러 번의 노광은 생산 비용이 높고 수율이 낮다는 문제가 있습니다. 이는 주로 광원의 해상도 때문입니다. 둘째, SMIC는 2019년 4분기에 14나노미터 칩의 소규모 양산에 들어갔습니다.
2019년과 2020년 1분기에 14나노미터 공정 매출은 각각 전체 매출의 1%와 1.3%를 차지했습니다. SMIC는 2020년 2분기부터 14나노미터와 28나노미터 공정을 함께 투자 목록에 포함시켰기 때문에 14나노미터 공정 의 구체적인 매출 비중을 파악하기는 아직 어렵습니다. SMIC가 발표한 2020년 3분기 데이터에 따르면 14나노미터와 28나노미터 공정 매출을 합친 총 매출은 14.6%였으며, 이 중 14나노미터 공정 매출의 비율은 알려지지 않았습니다. 7나노미터 이상의 첨단 공정 칩을 생산하려면 EUV 리소그래피라는 공정이 필요한데, 현재 ASML 계열사만이 이 공정을 생산하고 있습니다.
EUV 리소그래피 장비는 13.3나노미터 레이저 펄스 TIM 플라즈마 광원과 결합되어 한 번의 노광으로 7나노미터 공정을 구현할 수 있습니다. SMIC는 ASML과 EUV 장비 주문 계약을 체결했지만 기술 제재로 인해 납품하지 못했습니다. EUV 장비는 5나노미터 칩 생산에 필수적인 장비입니다. 두 번째 이유는 포토리소그래피 공정의 문제입니다. TSMC, 삼성 등 주요 반도체 제조업체들은 오랜 경험을 축적해 왔으며, 5나노미터 공정을 사용합니다. 5나노미터 공정은 동일한 크기의 칩에 더 많은 트랜지스터를 집적할 수 있어 전력 효율과 성능을 향상시키는 우수한 공정입니다.
SMIC는 2000년에 설립된 회사로, 여러 반도체 업계 거물들을 영입했음에도 불구하고 실제 생산 공정은 여전히 연구 개발이 필요한 상황입니다. 반도체 기술 개발은 첨단 장비에만 의존하는 것이 아니라, 각 세대의 리소그래피 공정을 차세대 제품에 반복적으로 적용해야 합니다. 예를 들어 14나노미터 기술을 활용하여 10나노미터 기술을 개발하는 식입니다. 기술력이 뛰어난 기업은 한 세대의 기술 노드를 건너뛰고 연구 개발에 집중할 수 있지만, 두 세대를 건너뛰는 것은 불가능합니다. 따라서 SMIC가 EUV 리소그래피를 보유하고 있다 하더라도 단기간에 7나노미터 공정의 칩 양산을 달성하기는 어렵습니다.
TSMC는 UV 리소그래피를 사용하여 7 나노미터 칩 양산을 달성했지만, SMIC는 EUV 리소그래피를 도입 하는 시점에 이를 달성하지 못했습니다. 주된 이유는 칩 생산보다는 더욱 발전된 공정 기술 개발에 있습니다. 세 번째 이유는 시장 문제입니다. SMIC의 2023년 3분기 보고서에 따르면 매출의 거의 70%가 중국 본토와 홍콩에서 발생합니다. 파운드리 매출에서 가장 큰 비중을 차지하는 것은 0.15~0.18 마이크론 칩으로 전체 매출의 31% 이상을 차지합니다. 그 다음으로는 55~65 나노미터 칩이 약 26%를 차지하며, 14~28 나노미터 칩은 전체 매출의 14.6%를 차지합니다.
이 중 14 나노미터 칩의 비중은 알려지지 않았습니다. SMIC의 최대 고객은 화웨이 HIS 실리콘으로 SMIC 매출의 17~25%를 차지하며, 두 번째로 큰 고객은 퀄컴으로 13~21%를 차지합니다. SMIC는 저가형 휴대폰용 28~14 나노미터 칩 과 0.18 마이크론 전력 관리 칩, 그리고 40~65 나노미터 칩을 생산합니다. 다른 고객을 위한 인터넷 애플리케이션 프로세서용 나노미터 칩을 생산한다는 것은 SMIC의 주력 제품이 저가형 칩 시장을 겨냥하고 있음을 보여줍니다. 따라서 문제는 SMIC의 확장이 화웨이를 위기에서 구해낼 수 있을지 여부입니다.
화웨이가 여전히 고급 휴대폰 제조에 전념한다면 답은 '아니오'입니다. 하지만 화웨이가 디지털 애플리케이션 개발이나 다른 저가형 시장으로 전환한다면 답은 '예'입니다. 고급 휴대폰에는 7 나노미터 칩과 더욱 발전된 제조 공정이 필요합니다. 화웨이가 제재를 받은 후 TSMC, 삼성 등 다른 제조업체들은 더 이상 화웨이 에 고급 휴대폰 칩을 수출할 수 없게 되었고, SMIC가 이제 고급 휴대폰 칩을 생산할 수 있게 되었습니다. 따라서 화웨이가 고급 휴대폰 제조업체 대열에서 물러나는 것은 불가피해 보입니다. 중국의 칩 시장은 2020년 1,434억 달러 규모로 전년 대비 9% 성장하여 세계 최대 칩 시장이 되었습니다.
중국의 국내 칩 제조업체들은 총 83억 달러 상당의 칩을 생산했는데, 이는 중국 시장의 5.9%에 불과합니다. 수요는 많지만 2020년 세계 시장 점유율은 2.1%에 불과한 SMIC의 총 영업 수익은 41억 6천만 달러에 그쳤습니다. SMIC의 생산 능력은 여전히 중국의 반도체 수입 수요에 크게 못 미칩니다. 이러한 상황에 대한 중국의 대응은 주로 제14차 5[ __ ] 계획에 반영되어 있습니다. 이 계획은 이전 5[ __ ] 계획과는 달리 향후 5년간 중국 경제 및 사회 발전을 위한 광범위한 목표를 담고 있습니다. 올해 발표된 제14차 5[ __ ] 계획 초안에는 2035년 비전도 포함되어 있습니다.
베이징은 향후 5~10년 안에 핵심 기술에서 획기적인 발전을 이루고 혁신 국가의 선두에 서기를 희망합니다. 중국 정부는 연구 개발 투자를 매년 7%씩 늘릴 것을 제안했으며, 제 14차 5[ __ ] 계획 기간 동안 신흥 산업의 부가가치가 GDP의 17% 이상을 달성해야 한다는 목표를 제시했습니다. 반도체 분야에서는 2025년까지 국내에서 사용되는 반도체의 70%를 생산하는 것을 목표로 하고 있습니다. 정부의 자금 지원 및 세금 부과 정책으로 최근 몇 년 동안 중국 본토에 수만 개의 반도체 관련 기업이 설립되었습니다. 시멘트, 건설, 요식업 등 여러 산업 분야의 기업과 개인들이 반도체 분야로 진출했습니다.
이는 중국 대약진 운동의 실패 사례로, 수많은 사기 행위가 발생했습니다. 그러나 반도체 설계 및 제조는 단순히 모방할 수 있는 것이 아닙니다. 반도체 산업은 장비, 집적 회로 설계, 반도체 재료, 반도체 제조, 반도체 패키징 및 테스트의 다섯 가지 영역으로 나뉩니다. 외국 기술, 특히 미국 기술과 장비는 중국 반도체 생산 사슬의 거의 모든 부분에 필수적입니다. 예를 들어, 반도체 설계에는 미국 기업 Synopsis와 Cadence의 EDA 설계 소프트웨어가 필요합니다. 만약 미국이 동맹국들과 함께 중국의 첨단 반도체 설계 및 제조를 비롯한 핵심 기술 과 장비 수입을 제한한다면, 중국의 반도체 기술 발전은 크게 저해될 것이며, 중국 반도체는 계속해서 수입에 크게 의존하게 될 것입니다.
이는 중국 공산당의 제조 강국 건설과 ' 중국 제조 2025'라는 꿈에도 차질을 빚게 할 것입니다. 중국 정부가 SMIC를 적극적으로 지원하더라도, 현재 SMIC의 역량만으로는 이러한 상황을 바꿀 수 없습니다. 중국의 장기적인 반도체 수입 의존 당신
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