저자: 미상 · 한국인
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대만 TSMC의 3나노 양산 발표를 계기로 삼성전자 3나노 GAA 기술과 파운드리 경쟁 구도를 설명한다. 영상은 TSMC 3나노의 면적 이점이 미미하다는 주장과 중국 SMIC 7나노가 TSMC 기술을 베낀 것이라는 주장을 제시하며, 중국의 반도체 굴기는 실패할 것이라고 결론짓는다. 재벌집 막내아들 등 한국 콘텐츠와 한국 창업주 정신도 함께 언급한다.
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오늘도 클릭해 주셔서 감사합니다. 구독과 좋아요 부탁드립니다. 반도체 원툴 국가인 대만은 반도체 하나로 1인당 GDP에서 한국과 일본을 모두 제쳐버렸습니다. 특히 세계 1위 파운드리인 TSMC를 보유한 대만은 현재의 왕좌를 놓치지 않기 위해 과감한 투자와 신기술 개발을 아끼지 않고 있습니다. 이런 TSMC가 최근 깜짝 발표를 하면서 화제가 되고 있습니다. 20년간 반도체 패권의 향방을 가를 3나노 대격전에 TSMC가 본격적으로 참전하기로 한 것입니다. 28일 디지타임스에 따르면 29일 TSMC는 대만 남부 과학단지에 위치한 팹18에서 3나노 칩 상업생산, 즉 양산식을 열기로 확정했습니다.
세계 파운드리 시장의 절반 이상을 차지하고 있는 TSMC도 적어도 3나노 양산에서만큼은 삼성전자에 밀린 후발주자였습니다. 지난 7월 삼성전자는 세계 최초로 차세대 트랜지스터 구조인 GAA 신기술을 적용한 파운드리 3나노 공정 제품 출하식을 거행했습니다. 삼성전자보다 6개월 늦은 12월 29일에 양산을 발표한 TSMC이지만, 사실 이마저도 당초 계획보다 수개월 앞당긴 것이라 이러한 행보가 주목받고 있습니다. 다만 초조해 보이고 급해 보이는 TSMC의 3나노 양산 뒤에는 반전이 숨어 있었습니다. TSMC가 지정학적 리스크와 양산 지연 이슈 등으로 3나노에서 주춤한 사이, 세계 최초로 3나노 양산에 성공한 삼성전자는 이미 여러 고객을 확보하며 앞서 나가고 있습니다.
삼성전자 파운드리 사업부는 지난 11월 엔비디아, 퀄컴, IBM, 바이두 등의 수주 물량을 확보했다고 밝혔습니다. 싱가포르에서 열린 '삼성 투자자 포럼 2021'에서는 파운드리 고객사를 2027년까지 5.5배 이상 늘리겠다는 자신감을 내비쳤습니다. 특히 지난 23일에는 IT 매체 올해익스다를 통해 TSMC의 3나노 공정이 지연되면서 퀄컴이 차세대 스냅드래곤 칩을 삼성 파운드리에서 생산하기로 했다는 사실이 알려졌습니다. 스냅드래곤 8+ 1세대는 전량 TSMC에서 생산하고 있었고, 최근 출시한 스냅드래곤 8 2세대도 TSMC의 4나노 공정에서 생산해 왔습니다. 그러나 앞으로 3나노로 생산될 3세대 칩을 삼성전자가 하이재킹하는 데 성공한 것입니다.
특히 TSMC는 원자재 가격 폭등으로 3나노 웨이퍼 가격이 2만 달러를 넘는 것으로 알려져 있습니다. 퀄컴은 양산 지연과 비싼 가격을 이유로 다시 삼성과 손을 잡겠다고 했습니다. 파운드리 산업은 고객사의 주문을 받아 생산에 나서는 수주 산업이라 시장 지배력이 큰 선두 업체를 추격하기가 쉽지 않습니다. 기존 선점 기업을 꺾으려면 똑같은 성능과 가격으로는 승부가 나지 않고, 그보다 더 좋은 조건과 성능을 제시해야 합니다. 삼성전자가 밝힌 가장 대표적인 추격의 실마리는 '쉘 퍼스트' 전략입니다. TSMC는 고객사에서 주문을 확보한 뒤 설비투자에 나서는 것이 보편적인데, 삼성전자는 반도체 생산이 가능한 클린룸을 먼저 짓고 수요에 따라 설비를 구축하기로 했습니다. 사실상 선투자 후 수주 방식이라는 점에서 고객사들의 관심을 끌고 있습니다.
이렇게 말씀드리면 "그거 돈만 있으면 되는 거 아니냐"라고 하실 수 있습니다. 하지만 이런 공격적 투자는 그만큼 3나노에 대한 자신감이 바탕에 깔려 있어야 가능합니다. 기술도 없이 선투자했다가는 돈만 날리게 되니까요. 삼성의 공격적인 행보에 TSMC도 "이거 자칫 잘못하면 주도권을 뺏기겠다" 싶었을 것입니다. 그래서 예전보다 빠르게 3나노 양산을 대만에서 착수했고, 이로써 우려되던 수율과 지정학적 리스크를 모두 해결하겠다는 두 마리 토끼 전략을 취한 것입니다. 그런데 여기서 충격적인 소식이 전해졌습니다.
대만 TSMC가 대대적으로 내세운 3나노의 미세공정 효율이 사실은 뻥카였다는 충격 폭로가 나온 것입니다. 반도체 전문매체 위키칩은 국제전자소자학회(IEDM) 2022에서 발표된 내용을 인용해, 3나노 기반 SRAM이 5나노 대비 미세화 진전이 거의 없다고 폭로했습니다. TSMC의 3나노 1세대 공정에서 생산된 SRAM의 셀 면적은 0.0199 제곱마이크로미터로, 5나노 기반 칩보다 불과 5% 작았습니다. 3나노 2세대 제품과 비교해도 면적이 동일했습니다. 결국 SRAM의 면적을 줄이고 비용을 절약하는 데 3나노나 5나노나 차이가 없기 때문에 굳이 3나노를 적용하는 것이 유리하지 않다는 것이 위키칩의 결론입니다.
물론 TSMC는 SRAM 면적을 획기적으로 줄일 수 있는 진보된 N3S 공정을 개발하고 있습니다. 하지만 그 칩은 2024년에야 생산될 전망이어서, TSMC의 3나노 공정은 자사 5나노는 물론 삼성전자의 3나노 대비로도 경쟁력이 없을 것이라는 평가입니다. 일각에서는 기술력이 준비되지 않은 TSMC가 삼성전자의 추격에 조급한 결정을 내린 것이라고 평가하기도 합니다. 반면 삼성전자는 TSMC보다 6개월 일찍 3나노 양산에 착수했고, 이어 차세대 기술인 GAA를 개발해 적용까지 완료했습니다. GAA는 삼성전자 파운드리 사업의 차세대 핵심 기술이자 TSMC를 추격할 수 있는 비장의 무기로 꼽힙니다.
파운드리 사업의 성패는 고성능 저전력 초소형 반도체를 얼마나 효율적으로 만들 수 있는지에 달려 있습니다. 트랜지스터에서 전류를 제어하는 게이트와 채널이 닿는 면적이 클수록 전력 효율이 높아지는데, GAA는 기존 대비 채널과 닿는 면적을 25%나 늘린 획기적인 기술입니다. TSMC는 22나노부터 사용된 핀펫(FinFET) 기술을 적용해 세 면이 채널과 맞닿게 만드는데, 삼성의 GAA는 아랫면까지 사면에서 게이트가 채널을 둘러싸는 차세대 트랜지스터입니다. "GAA 그거 삼성전자가 북 치고 장구 치는 거 아니냐, 생각보다 별로라서 TSMC는 안 한다고 하던데"라고 하실 수도 있지만, TSMC도 결국 GAA를 적용하겠다고 공식화했습니다. 다만 삼성보다 무려 2년이나 뒤늦은 2025년 이후 적용입니다. 그 사이 삼성전자는 신기술을 마음껏 적용하고 수정하며 문제점을 보완할 수 있으니, 3나노 경쟁력은 추격할 수 없는 위치까지 올라갈 것으로 보입니다. TSMC가 돈 버는 데 너무 집중해서 기술 개발이 뒤처진 듯합니다. CNN은 파운드리 사업이 짧은 삼성전자가 GAA 공정을 통해 3나노 반도체 생산에 성공하며, 패스트 팔로워에서 퍼스트 무버의 입지를 굳히는 데 성공했다고 보도했습니다.
한편 전 세계 반도체 시장을 한국과 대만이 양분하고 있는 사이, 반도체 굴기를 선포한 중국은 오히려 발목을 잡혀 고통받고 있다는 소식이 들려옵니다. 지난 22일 미 월스트리트저널에 따르면, 중국 반도체 산업을 겨냥한 미국의 수출 규제로 중국의 반도체 생산 장비 수입이 작년 대비 40%나 줄었다고 합니다. 그나마 수입에 성공한 장비마저도 신(新) 5나노 이하 첨단 미세 반도체 장비는 전혀 없고 모두 10나노 이상이었습니다. 시진핑 국가주석은 3기 취임식에서 향후 5년간 약 1,800억 위안(약 35조 원)을 투자해 2025년까지 반도체 자급 체제를 확립하겠다는 계획을 밝혔습니다. (※ 원문의 수치와 연도는 확인되지 않아 보도 내용 기준으로 바로잡았습니다.)
그런데 미국의 수출 규제 속 대응 카드로 꼽혔던 중국 GPU 설계 팹리스 업체 '비런(Biren)'의 현실을 보면, 중국의 반도체 굴기는 결국 허황된 꿈이라는 사실이 드러납니다. 비런은 최근 BR100이라는 GPU를 출시했는데, 생산은 중국 최대 파운드리 SMIC의 7나노 공정으로 이루어졌습니다. 그런데 시장에 공개된 뒤 얼마 지나지 않아 반도체 전문가들은 경악을 금치 못했습니다. 자체 개발에 성공했다며 자랑했던 SMIC의 7나노 공정이 알고 보니 TSMC가 2년 전에 시도했던 방식과 똑같았고, 심지어 후공정에 해당하는 패키징 역시 TSMC의 기술이었습니다. 중국이 훔친 것이죠. TSMC는 기술 유출 사실을 부인했지만, TSMC의 전현직 공정 엔지니어들이 SMIC로 이직해 공정 기술을 변형·발전시켰을 가능성이 높다는 것이 전문가들의 분석입니다.
베끼고 따라 하고 훔쳐 가는 것은 중국의 기본 장착 패시브(?) 같아서 이제는 웃기지도 않습니다. 더 웃긴 것은 이 공정이 기본적으로 원가가 높고 수율이 떨어지는 구형 방식이라 생산성이 떨어진다는 점입니다. 중국 지방정부는 비런에 무려 7억 달러에 가까운 투자를 하며 큰 기대를 걸었지만, 결국 EUV 장비가 없어 5나노 이하 반도체를 만들지 못하면 시장에서 퇴보하고 수익 창출마저 어려워질 수 있는 상황입니다. 머지않아 비런의 실패가 현실화될 듯합니다. 이쯤 되면 참 이상하다는 생각이 듭니다. 돈도 인력도 한국보다 훨씬 많은 중국은 도대체 왜 실패만 거듭하는 걸까요? 아마도 우리와 사고의 근본 출발점이 다르기 때문일 것입니다.
한국은 문제에 직면했을 때 "어떻게 하면 더 빠르고 확실하게 극복할 수 있을까?"라는 미래지향적 시각을 갖는 반면, 중국은 "그냥 훔치자"는 생각이 먼저 떠오르기 때문입니다. 기술을 훔치면 단기간에는 성장할 수 있겠지만, 미래를 가질 수는 없습니다.
한국 반도체 역사에서 빼놓을 수 없는 인물이 있습니다. 바로 삼성의 창업주인 호암 이병철 회장입니다. 최근 큰 인기를 끌었던 드라마 「재벌집 막내아들」은 결말은 참담했지만 비지상파 시청률 역대 2위를 기록하며 끝났습니다. 드라마 속 진양철 회장의 모습이 이병철 회장을 연상시켜 화제가 되기도 했습니다. 드라마 속 "앞으로는 기술 장사를 해야 먹고산다", "반도체는 우리 미래 먹거리다" 같은 대사가 실제로 이병철 회장이 생전에 했던 발언이라고 합니다. 이에 이성민 배우의 연기가 엄청난 여론을 일으켰고, 온라인 커뮤니티에는 이병철 회장의 일화가 올라왔으며, 창업 이야기를 담은 자서전 『호암자전』 판매도 급증했습니다. 오늘날 한국 성장의 발판이 된 초기 창업주들의 시대정신에는 분명 감동과 서사가 있습니다.
이 드라마는 중국에서도 엄청난 인기를 끌었습니다. 중국 웨이보 등에서 '재벌집 막내아들' 해시태그가 13억 5천만 회 이상 달렸고, 관련 토론 횟수는 8억 5천만 번에 달했습니다. 문제는 넷플릭스 같은 해외 OTT 서비스가 차단된 중국에서 시청자 대부분이 불법 다운로드나 불법 스트리밍으로 드라마를 본다는 것입니다. 「재벌집 막내아들」의 총 제작비는 약 352억 원으로 알려져 있는데, 공짜로 유통되고 있다는 점을 고려하면 한국산 지식재산권 침해가 심각한 상황입니다. 중국은 한한령으로 한류 콘텐츠를 제한하면서 애국 영화를 보는 데 열중하고 있지만, 집에 돌아오면 불법 다운로드로 어떻게든 한국 콘텐츠를 보려고 안간힘을 쓰고 있습니다. 세상에서 한국을 제일 싫어한다고 하면서 알고 보면 한국을 제일 좋아하는 사람들, 하나의 큰 모순 덩어리, 이것이 중국인인 듯합니다.
이처럼 반도체를 포함한 중국의 앞날에 미래가 없다는 것을 보여주는 사례들이 이어지고 있습니다. 한국과는 출발부터 다릅니다. 반도체 굴기를 선언하고 인력과 기술을 빼 가는 것, 심지어 드라마도 불법으로 시청하는 것, 이런 것들이 중국의 명확한 한계를 보여줍니다. 한국 경제와 산업은 "미친 짓이다", "망할 것이다"라는 외신의 조롱과 비난 속에서도 극복하며 성장해 왔습니다. 그 DNA는 시대가 변했어도 후대인 우리에게도 남아 있습니다.
미국과 중국의 패권 전쟁에서 한국은 선택의 기로에 섰다고들 말합니다. 일각에서는 당연히 중국을 손절하라고 말하는데, 제 생각은 다릅니다. 중국을 손절 치는 게 아니라, 수도 베이징을 치는 게 더 낫다는 것이 오늘 이야기의 결론입니다. 이상으로 '리얼리즘'이었습니다. 여러분의 생각은 어떠신가요? 현명하고 지혜로운 여러분의 의견을 댓글로 남겨 주세요. 감사합니다.
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