격차 벌리는 TSMC, 추격하는 인텔…불꽃 튀는 반도체 ‘나노 경쟁’

격차 벌리는 TSMC, 추격하는 인텔…불꽃 튀는 반도체 ‘나노 경쟁’

김헌주 기자
김헌주 기자
입력 2024-02-24 11:28
업데이트 2024-02-24 11:49
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TSMC 구마모토현 1공장 24일 개소식
2공장 2027년 완공, 매달 10만장 양산
미국 정부·빅테크 등에 업은 인텔 가세
삼성전자 ‘GAA 공정 수율 확보’ 승부수

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대만 TSMC의 일본 규슈 구마모토현 제1공장 개소식이 24일 열린다. 1공장 운영은 ‘일본첨단반도체제조’를 뜻하는 JASM이 맡는다. 대주주인 TSMC 이외에 소니, 덴소 등 일본 기업도 출자에 참여했다. 규슈 AFP 연합뉴스
대만 TSMC의 일본 규슈 구마모토현 제1공장 개소식이 24일 열린다. 1공장 운영은 ‘일본첨단반도체제조’를 뜻하는 JASM이 맡는다. 대주주인 TSMC 이외에 소니, 덴소 등 일본 기업도 출자에 참여했다. 규슈 AFP 연합뉴스
반도체 위탁생산(파운드리) 1위 업체인 대만 TSMC의 일본 규슈 구마모토현 제1공장 개소식이 24일 열린다. TSMC는 2027년까지 제2공장도 완공해 매달 10만장 이상의 반도체를 양산한다는 계획이다. 미국 반도체 기업 인텔도 올해 연말부터 1.8나노(㎚·10억분의 1m) 공정(18A)의 양산에 들어간다. TSMC를 따라잡겠다는 야심찬 목표를 세운 삼성전자는 미 정부·빅테크(대형기술기업)의 지원을 등에 업은 인텔의 추격도 따돌려야 한다. 팹리스(반도체 설계전문 기업) 고객을 유치하기 위한 불꽃 튀는 반도체 ‘나노 경쟁’도 새 국면에 접어들었다.
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TSMC 구마모토현 제1공장의 모습.규슈 AFP 연합뉴스
TSMC 구마모토현 제1공장의 모습.규슈 AFP 연합뉴스
●TSMC, 日 1공장 개소…대만에도 최첨단 공장

구마모토현 농촌 마을인 기쿠요마치(菊陽町)의 약 21만㎡ 부지에 들어선 1공장은 클린룸이 들어서는 FAB동과 오피스동, 가스 저장시설 등으로 구성된다. 반도체 제조 공정에 필수인 클린룸은 4만 5000㎡ 크기다.

반도체 산업 부활을 노리는 일본 정부의 지원 정책도 눈여겨 볼 부분이다. 앞서 일본 정부는 제1공장에 4760억엔(약 4조 2000억원)을 투자하기로 결정했다. 2027년 말 가동을 목표로 구마모토현에 들어서는 제2공장에는 약 7300억엔(약 6조 5000억원)을 지원할 것이란 일본 언론 보도(교도통신)도 있었다. 보도가 현실화된다면 1공장과 2공장에 대한 일본 정부 지원금만 10조원이 넘는 셈이다.

제1공장 운영은 ‘일본첨단반도체제조’를 뜻하는 JASM이 맡는다. 대주주인 TSMC 이외에 소니, 덴소 등 일본 기업도 출자에 참여했다.

1공장에서는 12∼28나노 공정의 제품을 한 달에 약 5만 5000장(300㎜ 웨이퍼 환산 기준) 생산할 예정인데 제조 장치의 반입, 설치 등 남은 작업을 고려하면 올해 안에는 양산을 할 수 있을 것으로 보인다. 2공장에선 6~7나노 공정 반도체가 양산할 예정이다. 반도체 회로 선폭을 의미하는 나노는 선폭이 좁을수록 소비전력이 줄고 처리 속도가 빨라진다.

TSMC는 대만 중부 타이중 과학단지와 남서부 타이바오에 최첨단 반도체 공장을 건설할 것으로 알려졌다. 대만 언론에 따르면 TSMC는 타이중에 1나노 혹은 1.4나노 공정 반도체 공장, 타이바오에는 1나노 공정 제품을 생산할 공장을 각각 착공할 계획이다.

대만 행정원도 경쟁력 강화 차원에서 대만판 실리콘밸리를 조성한다. 대만 북서부에 위치한 타오위안·신주·먀오리에 16㎢에 달하는 과학단지용 부지를 마련하고, 2027년까지 4년간 1000억 대만달러(약 4조 2000억원) 이상의 공사비를 투입한다는 게 핵심이다.
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팻 겔싱어 인텔 최고경영자(CEO)가 21일(현지시간) 미국 캘리포니아주 새너제이 맥에너리 컨벤션센터에서 열린 ‘인텔 파운드리 서비스(IFS) 다이렉트 커넥트’에서 기조연설을 하고 있다. 인텔은 올해 1.8나노(㎚·10억분의 1m) 공정(18A)의 양산에 들어간다. 2024.2.22 새너제이 연합뉴스
팻 겔싱어 인텔 최고경영자(CEO)가 21일(현지시간) 미국 캘리포니아주 새너제이 맥에너리 컨벤션센터에서 열린 ‘인텔 파운드리 서비스(IFS) 다이렉트 커넥트’에서 기조연설을 하고 있다. 인텔은 올해 1.8나노(㎚·10억분의 1m) 공정(18A)의 양산에 들어간다. 2024.2.22 새너제이 연합뉴스
●인텔, 올해 1.8나노 공정 양산…2030년 2위 목표

파운드리 후발 주자인 인텔도 지난 21일(현지시간) ‘파운드리 전략 발표 IFS(인텔 파운드리 서비스) 다이렉트 커넥트’ 행사에서 “2030년까지 세계에서 두 번째로 큰 반도체 파운드리 기업을 목표로 하고 있다”며 2위 삼성전자에 도전장을 냈다. 1.8나노 공정 양산 계획도 내년에서 올해로 1년 앞당겼다.

상위 두 업체인 TSMC(시장점유율 57.9%, 지난해 3분기 기준)와 삼성전자(12.4%)는 내년 2나노급 공정 양산을 목표로 하고 있는데 인텔이 이 두 업체를 앞지르겠다는 것이다. 인텔은 2027년 1.4나노 공정을 도입하겠다는 계획도 밝혔다. TSMC와 삼성전자도 2027년 1.4나노 공정 상용화를 목표로 하고 있다.

현재 가장 앞선 양산 기술은 3나노다. 3나노를 생산하지 않는 인텔이 역전을 노릴 수 있을지에 대해선 회의적 시각도 있다.

그러나 미 정부의 파격 지원이 단숨에 시장의 판도를 바꿀 수 있다는 전망도 나온다. 블룸버그 통신에 따르면 미 정부는 반도체법에 따른 보조금 등으로 인텔에 100억 달러(약 13조 3550억원)가 넘는 금액을 지원하는 방안을 인텔과 논의 중이다.

마이크로소프트(MS)도 인텔의 든든한 지원군 역할을 할 것으로 보인다. 인텔의 1.8나노 공정에서도 MS 칩이 생산될 예정이다. 구체적인 칩 종류는 알려지지 않았지만 MS가 지난해 발표한 AI 칩(마이아)을 생산하지 않겠느냐는 관측이 나왔다.

팻 겔싱어 인텔 최고경영자(CEO)는 “우크라이나·이스라엘 사례에서 알 수 있듯 지정학적 위기를 극복하려면 동아시아에 80%가량 쏠려있는 반도체 공급망을 북미와 유럽으로 재배치해야 한다”며 가장 안정적이고 탄력적인 생산망을 지닌 파운드리는 인텔이라고 자평했다.
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3나노 파운드리 양산에 참여한 삼성전자 파운드리사업부, 반도체연구소, 글로벌 제조·인프라총괄 임직원들이 2022년 6월 손가락으로 ‘3’을 가리키며 3나노 파운드리 양산을 기념하고 있다. 삼성전자 제공
3나노 파운드리 양산에 참여한 삼성전자 파운드리사업부, 반도체연구소, 글로벌 제조·인프라총괄 임직원들이 2022년 6월 손가락으로 ‘3’을 가리키며 3나노 파운드리 양산을 기념하고 있다. 삼성전자 제공
●삼성 파운드리 분사?…“반도체 3개 사업 시너지 총력”

삼성전자는 2019년 4월 시스템 반도체(파운드리·시스템LSI 사업) 분야에 133조원을 투자해 2030년까지 글로벌 1위를 달성하겠다는 ‘반도체 비전 2030’을 내놓았다. 3년 뒤인 2022년 6월 세계 최초로 차세대 트랜지스터 구조인 게이트올어라운드(GAA) 기술을 적용한 3나노 공정 기반의 양산을 시작했다. 최근 영국 반도체 설계업체 Arm의 설계 자산(IP)을 GAA 공정에 적용하기 위해 Arm과 협력 관계를 강화했다. 삼성전자는 GAA 공정 수율 확보가 경쟁사와의 기술 격차를 좁히는 승부처로 보고 있다.

TSMC와 인텔도 막대한 자금을 투입하고 기술력을 높이는 상황에서 삼성전자 파운드리 사업이 자체 경쟁력을 키우려면 현재 사업부 차원의 조직으로는 한계가 있다는 지적도 있다. 아예 분사를 시켜 ‘홀로서기’를 하는 게 장기적으로 고객사 확보에 도움이 된다는 것이다. 막대한 설비투자 자금 조달을 위해 분사 후 미 증시에 상장하는 방안도 대안으로 거론된다.

그러나 반도체 설계를 담당하는 시스템반도체, 파운드리, 메모리사업을 모두 수행하면서 시너지를 내는 데 총력을 기울이는 삼성전자로서는 분사를 결정하는 게 쉽지 않을 것이란 의견도 만만치 않다. 수년 뒤 반도체 시장을 내다보고 과감한 투자를 해야 하는 현 시점에서 이재용 삼성전자 회장이 어떤 결단을 내릴지 주목된다.
김헌주 기자
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