삼성 슈퍼 TSMC, 3나노 칩 생산한다: 반도체 전쟁의 지정학

삼성 슈퍼 TSMC, 3나노 칩 생산한다: 반도체 전쟁의 지정학

 

국내 주요 반도체 업체인 삼성전자가 올 하반기 3나노(대만 환산나노미터) 반도체 칩(칩) 양산에 들어갔다. 도전에 직면하여 글로벌 칩 파운드리 선두업체인 TSMC도 예정대로 3nm 공정(일반적으로 웨이퍼 생산 및 처리 공정을 의미함)이 하반기에 양산에 들어갈 것이라고 발표했습니다. 세계에서 가장 큰 두 파운드리 리더가 첨단 제조 공정을 놓고 씨름하는 새로운 단계에 들어섰습니다.

동시에 칩 이면의 지정학적 경쟁이 가열되고 있습니다. 조 바이든 대통령이 취임한 후 추진한 CHIPS 법안은 수요일 상원을 통과했으며 목요일 하원에서 표결될 것으로 예상됩니다.

이 법안은 미국 ​​반도체 산업이 자급자족할 수 있도록 돕고 "유사 가치" 외국 반도체 제조업체가 미국에 공장을 세우고 고용 기회를 확대하도록 보조금을 지급하는 것을 목표로 하고 있다. 다만, 외국대형공장을 지원하는 단서(법률문)에는 수혜자가 10년 동안 중국에 신규 반도체 공장을 건설할 수 없도록 규정하고 있다. 일부 분석가들은 이것이 미국이 중국의 반도체 개발을 억제하기 위한 새로운 전략이라고 믿고 있습니다.

뉴욕타임즈는 그동안 정부의 고도의 기업간섭에 반대해왔던 공화당이 이제는 민주당의 법안을 지지해 초당적 합의에 도달한 경우가 거의 없다고 논평했다. 중국 반도체 산업.

사실 반도체 칩은 이미 금세기의 석유와도 같은 존재로, 일반적으로 휴대폰, 고급 군용무기, 5G, 전기차 등은 모두 업그레이드를 지원하는 칩이 필요하다. AI 인공 지능과 5G 기술에서 중국의 급속한 발전으로 인해 미국은 동맹국을 이기고 중국의 반도체 개발을 제한하기를 희망했습니다.

싱가포르 국립대학교 리콴유 경영대학원 선임연구원인 Alex Capri는 BBC에 중국어로 삼성과 TSMC의 경쟁이 아무리 치열하더라도 미국에 본사를 둔 인텔도 업계를 선도하고 있다고 설명했습니다. IC 설계 및 기타 기술. 그러나 그는 대만, 한국, 미국이 모두 "경쟁적이고 협력적인 관계"이며 서로를 제거하기를 원하지 않는다고 말했습니다. 그는 미국의 전략이 중국의 반도체 기술 발전을 막기 위해 이러한 반도체 제조업체 또는 정부와 협력하는 것이라는 데 동의합니다.

대만 싱크탱크 '대만경제연구소'의 류페이전 애널리스트는 BBC와의 인터뷰에서 올해 5월 조 바이든 미국 대통령의 첫 아시아 순방에서 한국이 1순위로 삼성을 직접 방문했다고 밝혔다. 또한 삼성은 미국에 막대한 투자를 하겠다고 밝히고 공장이 세워지면 향후 정치·경제적 상황에서 한국이 미국에 더 가까워질 가능성이 높아진다고 밝혔다. "대만 현 정부가 친미 성향이 강하고 양안관계가 더 긴장돼서 미국이 대만, 한국, 일본 등 여러 나라를 이기고 중국과 공동으로 싸우려는 상황이 점점 더 명백해지고 있다. ," 그녀가 말했다.

일부 전문가들은 칩이 글로벌 위기를 유발하는 지정학적 영향에 취약한 "지금의 석유"가 되었다고 생각합니다.

삼성, 3나노 칩 양산

2022년부터는 TSMC, 삼성, 인텔(인텔)이 대만, 미국, 한국 3대 파운드리를 대표해 파운드리 분야 기술을 선도한다. 반도체 연구기관 트렌드포스(Trendforce) 의 2022년 1분기 통계 에 따르면 전 세계 파운드리 분야의 TSMC는 53.6%, 2위인 삼성은 16.3%를 차지했다.

Liu Peizhen은 이제 삼성이 새로운 GAA(Gate-All-Around)를 사용하여 3nm 웨이퍼 공정에서 TSMC를 능가하기를 희망하고 있다고 분석했습니다. 애플리케이션 프로세서에 대한 Apple(Apple)의 대규모 고객 계약에서 Apple의 주문을 회수하기를 희망합니다.

중국 반도체 분석가인 두친 은 위챗 공개 계정 '반도체 인더스트리 워치' 에서 재무 보고서에서 애플이 TSMC의 최대 고객이며 두 회사가 반도체 분야에서 긴밀히 협력하고 있다고 설명했다. "애플 디자인, TSMC 파운드리"의 비즈니스 모델은 항상 두 회사의 협력 모델이었습니다.

그는 현재 반도체 업계에서는 TSMC가 2025년에 생산할 2나노 칩의 최우선 고객이 애플일 수 있다고 판단했다고 말했다. 애플과 TSMC가 1나노 칩을 공동으로 개발하고 있다는 점에서 판단이 나온다. 및 Apple Car 프로그램을 강화합니다.

"두 회사는 서로를 이뤘고, 10년이 지난 오늘, 각자의 길을 가는 리더가 되었습니다. 애플과 같은 강력한 고객의 도움 없이는 TSMC가 파운드리 업계를 주도하기 어렵습니다. 오늘, 애플의 A 시리즈, M 시리즈, 베이스밴드 칩, 심지어 미래의 자동차 칩까지 모두 TSMC의 파운드리 지원에서 떼려야 뗄 수 없는 관계가 될 것”이라며 “이 두 회사는 이미 떼려야 뗄 수 없는 사이”라고 강조했다.

삼성은 TSMC를 능가하기 위해 최근 몇 년 동안 모든 자원을 3nm 칩 기술에 쏟아붓고 있습니다.

수익률이 관건

한국 언론 연합뉴스에 따르면 삼성은 기존 TSMC 5nm 칩 핀 전계 효과 트랜지스터(FinFET) 공정과 비교하여 GAA 기술을 통해 칩 크기를 35%, 에너지 소비를 50% 줄일 수 있다고 밝혔습니다. %, 성능을 30%까지 높일 수 있습니다.

그러나 많은 분석가들은 첨단 웨이퍼 생산의 '수율'이 결정적 요인이며, 과거에는 GAA 기술이 성공과 실패를 결정하기 전에 '먼저 만들어지는 것'이 더 위험하다는 점을 지적했다.

소위 수율은 일반적으로 좋은 제품의 생산성을 말하며 일반적인 제품 수율은 총 생산량에서 "좋은 제품"의 비율입니다. 그러나 웨이퍼 제조를 위한 수율 계산은 더 복잡합니다.

남부 대만 과학 기술 대학의 조교수 Zhu Yuezhong은 BBC에 웨이퍼 제조 수율은 일반적으로 웨이퍼(웨이퍼) 수율, 다이(다이) 수율 및 패키징 및 테스트 수율의 총 제품을 말합니다. "수율이 높을수록 수율이 높을수록 좋은 트랜지스터가 많을수록 당연히 성능이 좋아지겠죠..낮은 수율이 제품이 망가지는게 아니라 성능이 떨어질 수 밖에요.진짜 불량이고 망가진 것들의 경우, 테스트 과정에서 제거되었습니다."

Zhu Yuezhong은 수율은 실제로 제조업체의 상업적 비밀이며 특별한 통계 조직이 없다고 말했습니다. 그러나 비즈니스 무결성 및 투자자에 대한 책임을 기반으로 기본적으로 제조업체는 재무 보고서에 일반 데이터를 공개하고 고객도 이를 계산할 수 있습니다.

삼성과 TSMC의 하이엔드 칩 생산 파운드리 경쟁의 핵심은 수율이라고 할 수 있다.

기술 웹사이트 WccfTech의 분석에 따르면 Qualcomm의 업그레이드된 Snapdragon 8 Gen 1 프로세서에서 4nm 칩도 주문했으며 TSMC는 파운드리 파트너가 되었습니다. 그러나 Qualcomm의 1세대 Snapdragon 7 Gen 1은 여전히 ​​Qualcomm의 세 번째로 큰 고객인 삼성의 파운드리입니다.

Zhu Yuezhong은 삼성이 TSMC를 쫓고 새로운 파운드리 기술을 사용하여 많은 자본과 기술 투자가 필요한 TSMC의 수율 성능의 단점을 극복하려고 한다고 강조했습니다. 그는 "수율은 제조사의 원가와 같으며, 제품의 성능과도 직결된다. 이것이 제품을 팔 수 있느냐의 관건이다. 칩 공정에서는 의미가 없다. 가장 빠른 과정을 가진 사람과 싸워라."

Liu Peizhen은 또한 삼성이 TSMC를 능가하기 위해 3나노 GAA 공정 발표에 앞장서고 있지만 "(3나노 칩의 경우) 수율이 아직 불확실하고 많은 고객 주문이 아직 이루어지지 않았다는 데 동의했다. 또한 GAA 공정 수율은 여전히 ​​개선이 필요하다. 상당히 어렵기 때문에 단기적으로는 여전히 TSMC의 첨단 공정 경쟁력에 대해 낙관적이다."

현재 TSMC의 3nm 공정은 여전히 ​​fin 전계 효과 트랜지스터를 사용할 것으로 예상되며 GAA 신기술은 2nm 공정에서만 사용됩니다.

어쨌든 한국은 최근 몇 년 동안 삼성을 지원하기 위해 거의 최선을 다했습니다. 로이터 통신 에 따르면 올해 5월 바이든 전 부통령과 인시위에(Yin Xiyue) 대통령이 삼성 공장을 방문한 후, 삼성그룹은 5월 말 회사의 자본 지출이 향후 5년 동안 450조원(약 3600억 달러)으로 증가할 것이라고 발표했다. 설립 이후 수십 년 만에 최대 투자액.

또한 이재용 삼성전자 대표는 지난 6월 세계 최대 웨이퍼 노광기(노광기) 공급업체인 ASML을 만나기 위해 네덜란드로 날아가 "추가" 극자외선(EUV) 장비를 사용하고 한국에서 리소그래피 기계를 조립할 수 있는지 확인합니다.

에스모어(Esmore)는 하이엔드 웨이퍼 가공용 장비 제조사로 세계에서 자사 독점 EUV 장비로 정확한 웨이퍼 커팅을 보장하는 장비로 반도체 제조사의 필수 장비가 됐다. 네덜란드 정부 및 제조업체와 협상하기 위해 개인적으로 네덜란드로 날아갔습니다.

삼성은 고급 칩 파운드리의 속도를 높이기 위해 더 많은 기계를 확보하기를 희망합니다. Nikkei 통계 에 따르면 현재 TSMC에는 50개의 Esmol EUV 머신이 있고 Samsung에는 20개가 있습니다.

앞으로 삼성의 파운드리 업계 점유율과 수율이 TSMC를 따라잡을 수 있을지, 추월할 수 있을지가 기술 업계의 관전 포인트다.

TSMC, 세계에서 가장 가치 있는 반도체 제조사로 등극

지정학

지난 세기의 오일 전쟁과 마찬가지로 금세기의 칩 전쟁은 설계, 파운드리에서 판매에 이르기까지 지정학적 도발로 가득 차 있습니다.

일부 애널리스트들은 TSMC의 파운드리 칩 시장 점유율이 세계 절반 이상인데도 애플을 비롯해 퀄컴, 엔비디아 등 주요 고객들이 삼성이나 인텔과의 주문을 완전히 끊지 못했다는 지적도 나온다. 상업적인 관점에서 이것은 단일 공급자에 의존하여 발생할 수 있는 위험을 피하기 위한 것이지만 지정학적 관점에서 볼 때 각자의 이익을 보호하는 것은 각 경제의 계산입니다.

올해 5월 지나 마리 라이몬도 미 상무장관은 세계경제포럼과의 인터뷰에서 대만을 지적하며 “ 미국에서 가장 정교한 칩의 70%는 대만에서 구매하고 있으며 이 칩이 주로 사용된다( 미국용) 군사장비, 다 대만에서 사시겠습니까? 안전하지 않습니다."

미국 정부가 추진하는 '칩 제조법(CHIPS Act)'은 미국 내 반도체 개발을 지원하는 데 목적이 있다. 총 500억 달러 이상의 예산 중 90억 달러는 반도체 회사가 미국 내 팹을 건설할 수 있도록 지원하고 112억 달러는 미국 국내 반도체 연구 개발을 지원합니다.

중국을 포함?

'워싱턴포스트'에 따르면 미국 최대 반도체 공장인 인텔은 이 법안에서 200억 달러 이상을 투입할 수 있다고 한다. 그러나 미국의 반도체 개발에 보조금을 지급하는 것 외에도 미국은 이 단계에서 하이엔드 칩을 제공하기 위해 TSMC와 삼성이 여전히 필요하다. 칩을 생산하기 위해 미국에 공장을 세웠습니다.

그러나 블룸버그에 따르면 이 법안의 보조금 조건은 제조업체가 10년 동안 중국 또는 기타 "비우호적인" 국가에서 새로운 팹을 건설하거나 고급 공정 용량을 확장할 수 없다는 것입니다.

이러한 보조금 제한은 칩 이면의 지정학을 다시 한 번 전면에 부각시킵니다.

인텔은 지난 7월 25일 TSMC의 2위 고객사인 대만의 IC 설계 제조사인 미디어텍(MediaTek)이 본토 휴대폰을 주로 생산하는 공정에서 성숙한 공정(일반적으로 7나노미터 이상의 칩을 의미)을 주문했다고 발표했다.인텔. 외부 분석에 따르면 미국 칩법의 영향으로 MediaTek은 미국과의 협력을 표명하기 시작해야 합니다.

많은 분석가들은 미국이 대만, 한국, 심지어 일본과 동맹을 맺으려 하고 있으며, 중국을 배제한 동아시아 반도체에 '클린 산업체인'을 구축하려는 전략이 점점 더 뚜렷해지고 있다고 말한다. 카프리는 미국이 한국이나 대만의 반도체 개발을 억제하는 것이 아니라 전기차, 사물인터넷(IoT), 전기차 등 신흥 분야에서 한국과 대만 등 주요 공급업체와의 협력을 전략적으로 강화하고 있다고 BBC에 강조했다. "경제와 기술이 관련된 피드백입니다."

대만 금융평론가 Xie Jinhe 는 올해 5월 Biden의 아시아 첫 방문지가 삼성이었고, 이는 미국과 TSMC 간의 협력 이후 반도체 산업을 안정시키는 또 다른 중요한 단계라고 생각합니다. , TSMC 등 모든 것이 미국 진영에 속해 있습니다."

반차단 조치에는 칩법에 명시된 바와 같이 10년 동안 중국에 신규 공장을 건설하는 것을 금지하는 것이 포함됩니다. 2020년 말, 미국은 기업이 10나노미터 이상의 고급 공정을 제조하는 데 사용할 수 있는 장비를 중국에 판매하는 것을 금지했습니다. 또한 대만 규정은 TSMC가 중국 본토에서 최대 14nm 웨이퍼를 생산하는 것을 제한합니다.

유럽에서는 미국이 지난 2년 동안 계속 외교적 수단을 동원해 아스몰이 중국 반도체 제조사에 EUV 장비를 판매하는 것을 막았다. Wopke Hoekstra 네덜란드 외무장관 은 올해 7월 13일 미국이 네덜란드와 Esmol의 칩 제조 기술 수출 및 EUV 장비의 중국 본토 판매 금지에 대해 협상 중이라고 확인했습니다.

Capri는 5G 및 기타 기술에서 중국의 지속적인 발전에 대응하기 위해 미국 및 주요 전략적 파트너(특히 일본 및 영국을 포함한 G7(G7 Industrial Nations) 회원국)가 삼성 및 기타 국가와 협력할 것이라고 믿습니다. TSMC 공장의 반도체 거물 "국내 반도체 공급망과 산업 생태계에 통합되고 이러한 생태계와 공급망이 안전하게 둘러싸이는 것을 이른바 '글로벌 로컬라이제이션'(글로컬라이제이션)"

따라서 이러한 맥락에서 향후 중국의 반도체 산업이 어떻게 미국의 공동 '동맹국'을 차단할 것인지가 각계각층의 화두이기도 하다.

중국에서의 반응도 주목된다. "프랑스 방송공사" 보고서 에 따르면 2022년 5월 중국 싱크탱크 "국제경제교류센터"의 수석 이코노미스트인 천문링(Chen Wenling)은 전국인민대표대회(전인대)의 "중미 포럼"에 참석했을 때 갑자기 미국과 서방은 "중국에 대해 러시아 제재 같은 조치를 취해야 한다"며 "파괴적 제재의 경우 특히 산업체인과 공급망 구조조정에서 대만을 회복해야 하고, 원래 TSMC를 잡아야 한다"고 말했다. TSMC는 미국으로의 이전을 가속화하고 있으며 반드시 중국의 손에 있어야 합니다. 미국은 6개의 공장을 건설하고 있으며 이전의 모든 목표를 실현할 수는 없습니다. .”

Chen Wenling의 "TSMC 회수" 발언은 대만에서 격렬한 대중의 반응을 불러일으켰습니다. 중국 정부는 이 발언에 반응하지 않았지만 분석가들은 "보편적 칩 제조" 계획에서 고급 칩 생산 분야에서 대만이나 한국을 따라잡으려는 중국의 불안과 야심을 드러냈다고 말했다.

어쨌든 앞으로 반도체의 생산과 파운드리는 필연적으로 국제 정세에 영향을 미치게 될 것이다. 미중 무역전쟁이 계속되는 상황에서 미국이 반도체 산업에서 동맹국을 성공적으로 이길 수 있는지, 중국이 미국의 봉쇄에 어떻게 저항할 수 있을지가 미래의 화두가 될 것이다.

반도체 수율이란?

구체적으로, 일반 제품 수율은 총 생산량에 대한 "좋은 제품 번호"의 비율입니다. 그러나 웨이퍼 제조를 위한 수율 계산은 더 복잡합니다. Zhu Yuezhong 박사의 분석에 따르면 웨이퍼 제조 수율은 일반적으로 웨이퍼(웨이퍼) 수율, 다이(다이) 수율 및 패키징 및 테스트 수율의 총 제품을 나타냅니다.

웨이퍼 수율이 높을수록 동일한 웨이퍼에서 테스트를 통과한 양호한 웨이퍼의 수가 더 많습니다. 테스트에 실패한 다이는 제거되며 칩으로 패키징되지 않습니다. 물론 포장 과정도 다시 틀릴 수 있으니 다시 테스트를 하게 됩니다. "실제로 웨이퍼 제조 공정에는 300개 이상의 단계가 있으며 각 단계마다 문제가 발생할 수 있으므로 테스트를 모니터링하고 언제든지 수율 변화에주의를 기울일 특수 엔지니어가있을 것입니다. 따라서 제조업체는 실제로 구체적인 수율은 모르지만 최종 전체 수율만 알고 있습니다."

기본적으로 1제곱인치에 수억 개의 트랜지스터가 있지만, 모든 트랜지스터가 다 좋을 수는 없다고 분석했다.”라며 “수율이 높을수록 좋은 트랜지스터가 많아지고 성능도 자연스럽게 좋아진다. 수율이 낮다고 제품이 고장나거나 오작동을 하는 것이 아니라 실제 문제가 있고 테스트 과정에서 제거됐지만 성능이 떨어질 수밖에 없다”고 말했다.

수율은 사실 제조사의 영업비밀이며, 특별한 통계기관은 없습니다. 그러나 비즈니스 무결성과 투자자 및 주주에 대한 책임을 기반으로 제조업체는 기본적으로 재무 보고서에 일반 데이터를 공개하고 고객은 실제로 추정 전담 부서가 있습니다. 과거에는 반도체 제조사들이 개선율 데이터를 변조한 혐의를 받아 수주 기록을 분실한 사실이 적발됐다.