중국 파운드리 기업 SMIC 의 7나노 개발의 의미

미국의 중국 파운드리(SMIC) 기업 제재

출처 : Gapget seoul 유튜버

2019년 5월 화웨이 제재가 발효되면서 시작된 미국의 중국 제재, 이에 미국 상무부는 강도를 높여 가며 중국의 심장부를 옥죄었습니다. 

미국 기업들의 거래 제한 조치(직접 거래 금지: phase 1)는 미국 기술을 확 용한 모든 부품, 서비스로 확장(phase 2)되었고 미국 동맹국들도 제재에 합류하여 결국 화웨이는 무너졌다. 하지만 미국은 그들의 목표가 화웨이라는 기업 하나를 무너뜨리는 것이 아닌 중국의 야욕을 정말 차단하는 것임을 잊지 않았다. 

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트럼프는 계속해서 대중 제재 강도를 높였고 2020년 12월 퇴임을 앞둔 시점에서도 제재는 계속되었다. 이때 중국의 파운드리 기업 SMIC 가 미 상무부에 블랙리스트에 마침내 등재되게 되었다. 화웨이가 그랬던 것처럼 또 다른 중국 반도체 굴기의 상징인 글로벌 5위권의 파운드리 기업 SMIC 추락이 예견되었다.

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사실 다른 분야는 그렇다 치더라도 이 SMIC  경우 설립연도가 2000년 초로 시장이 파운드리 사업 자체를 반도체 생산 내주 정도로 생각하고 매출과 이익이 크게 내기 어려웠던 시절부터 꽤 오랫동안 중국이 차분히 키워왔던 전략 자산이 있다. 

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그렇게 20여 년이 지난 후 SMIC는 글로벌 5위권의 파운드리 기업으로 성장하였고 단순히 매출액 규모를 넘어 기술의 측면에서도 아주 유력한 기업 중 하나가 되었다. 

이제 여기서부터가 중요한데  "중위권 파운드리 시장 형세"

미국의 글로벌 파운드리와 대만의 UMC가 선단 공정 이행을 거의 포기한 상황에서 SMIC는 큰 그림을 그리고 있었다. 10 나노대 강력했던 삼성 파운드리를 이끌었던 주역 "핀펫의 대가" 양봉 송을 영입해 빠르게 14 나노, 12 나노의 벽을 뚫으며 중위권 파운드리 최유력 진영으로 떠오른 SMIC 그들의 10 나노 벽을 넘어 7 나노 공정 이행을 자신하고 있었다. 

중국 파운드리 기업이 선단 공정에 진입하게 되는 순간 반도체 시장에 벌어지게 될 일들이 머릿속에 그려지게 되었다. 

그 위기의 순간에 미, 상무부가 나섰다. 

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SMIC의 블랙리스트 등재, 미국 기업의 기술이 들어간 부품, 서비스의 판매금지 미 상무부의 한 방이 지금도 가슴을 쓸어내리게 만드는 장면으로 회자되는 이유는 그 시점 이후인 2021년부터 반도체 수요가 폭발하여 파운드리 시장의 공급 부족 사태가 터지게 되었고 특히 자동차 반도체와 같은 레거시 공정들이 역사상 유래 없을 정도로 높은 몸값을 받게 되었다는 것이다. 파운드리 호황을 거치며 확보된 자금이 중국 정부의 보조금과 함께 다시 상하이, 베이징, 중국 본토에 엄청난 규모로 재투자돼도 선단 공정 시장에 또 다른 큰손으로 떠오른 중국의 채굴기업들이 기본 수요를 보장해 주어 만약 미국이 아니었다면 SMIC는 지금쯤 완벽히 다른 역사를 써 내려가고 있을 것이 자명했다는 것이다. 

다행히도 미국과 우방국가의 반도체 장비 수급이 어려워진 SMIC는 중국과 일부 국가들의 반도체 장비들로 제한된 CAPA 증설만이 가능했고 무엇보다 7 나노 공정 양산에 필수 요소로 여겨지는 EUV 장비의 수급이 불가능하게 되면서 중국 파운드리 굴기는 다시 수면 아래로 가라앉는 것처럼 보였다. 

중국 파운드리 기업 SMIC 의 반격

하지만 2022년 지금 이 이야기는 예상과 완벽히 다른 결말을 맞고 있다.

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핵심은 MINER VA라는 채굴 기업의 칩이 중국 파운드리 기업인 SMIC에서 만들어진 것으로 추정된다는 것, 그리고 그 공정이 7 나노 공정으로 보인다는 것이다. 다시 말해 중국의 SMIC 가 7 나노 공정에 진입했다는 것이다. 

중국은 정말 7 나노 칩을 만들었나?

중국이 7 나노 공정에 진입했다는 사실은 안타깝지만 틀린 이야기처럼 보이지는 않는다. 우선 관련된 히스토리를 정리해 볼 필요가 있다. 

실제로 SMIC는 2020년 10월 상무부의 블랙리스트에 등재된 이후 얼마 지나지 않아 7 나노 공정의 테이프 아웃을 알렸다. 독자 GPU 양산으로 다시 주목받고 있는INNOSILICON이라는 중국 팹리스 기업의 채굴용 칩을 만들기 시작한 것이다. 따라서 그로부터 다시 2년이 지난 지금 SMIC의 7 나노 공정에서 만들어진 칩이 시중에 돌아다니는 것이 불가능한 것은 아니다. 다음은 MINER BA에서 만든 암호화폐 칩이 채굴용 칩으로 2021년 중순부터 테라 울프와 테으드솔루스 와 같은 채굴 업계의 큰손들에게 납품되어온 것이다. 바로 SMIC의 7 나노 공정에서 만들어진 반도체이다. 그래서 내려지는 결론, 오늘 이야기의 핵심이 중국이 7 나노 공정에 진입했다. 

거기에 한술 더 떠 SMIC는 EUV 장비 없이도 7 나노 공정을 완성했으니 이들의 기술은 어쩌면 더 대단한 기술 토대 위에 만들어졌을 거라는 자뭇 그럴듯한 추론이 이어지며 다시금 반도체 시장의 긴장감이 만들어지고 있다. 

이 같은 주장들에 대해 여러분의 생각은 어떠신가요?

1. 중국은 미국의 블랙리스트 제재를 돌파했다. 

2. 선단 파운드리 미래는 불투명하다. 

이 제재를 뚫고 7 나노 공정에 안착했으니 조만간 중국이 선단 공정을 위협할 것이라는 얘기들 하지만 긴 이야기가 필요 없이 시계열로 놓고 보면 이 내용들을 꼼꼼히 정리해보면 이와 같은 해석들은 잘못된 것임을 알 수 있다. 

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INNOSILICON과 SMIC가 테이프 아웃을 준비한 2017년부터 테이프 아웃을 완료한 이후 SMIC의 7 나노가 리스크 생산에 돌입한 2020년까지의 이벤트들을 정리해 놓고 보면 시기상 2020년 말에 있었던 미 상무부 제재의 효과는 SMIC 7 나노 양산을 제재하기는 어렵다는 것. 놓고 보면 SMIC 7 나노 공정 완성은 제재가 있었던, 없었던 어차피 완성될 일이었다는 것이다. 

두 번째 SMIC 7 나노 공정을 바라보는 잘못된 시간은 7 나노부터는 EUV 장비가 필수라는데 SMIC는 EUV 없이도 7 나노를 완성했구나. 중국은 더 대단한 기술이 있다는 식의 해석들이 난무하고 있지만 이 결론 역시 잘못된 전제에서 내려진 잘못된 결론이다. 

전제는 7 나노부터는 (충분히 생산 효율을 확보하기 위해서는) EUV 가 있어야 한다. 이렇게 바뀌어야 한다. 

우리가 아는 것처럼 삼성전자나 TSMC도 이미 2018년경 EUV 없이도 충분이 7 나노 공정을 완성할 수 있었다. 오히려 당시 기술적 배경에서는 포토레지스트나 펠리클 개발 등의 난제가 있었기 때문에 EUV 없이 공정을 진행하는 것이 더 편했던 상황 TSMC 나 삼성전자는 다만 EUV 적용을 위한 이 난제들을 조금이라도 먼저 찾고 노하우를 한 발 앞서 축적해 나가는 것 자체가 기술격차를 만드는 일이었기 때문에 7 나노에서 EUV 도입에 애를 썼던 것이다. 그런데 이런 전후 사정 이해 없이 다음과 같은 논리를 불변 진리인양 대전제로 설정하는 순간 이러한 엉뚱한 해석들이 나오게 되는 것이다. 

정리해 보면 중국 파운드리 SMIC가 7 나노 공정에 진입한 것은 맞는 내용인 것처럼 보인다. 하지만 그것을 근거로 마치 우리가 몰랐던 엄청난 정세 변화가 있는 것으로 해석하는 것은 잘못된 해석이다. (중국은 충분한 생산효율을 확보하지 못한 것으로 보인다. )

결국 미국 제재가 돌파된 것이거나 SMIC가 엄청난 기술진보를 이룬 것처럼 해석해서는 곤란한 것이다. 

이어지는 이야기는 이와 같은 결론을 증명하는 근거들이다. 

꺼진 불도 다시 보는 마음으로 

세간의 이야기들처럼 중국의 우회로로 반도체 생산 장비를 암암리에 들여오고 있거나 전공정 장비들을 내제화 했다 하더라도 해당 이야기들은 레거시 공정들에 대한 이야기라는 것이다. 

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SMIC에 대한 이 제재 목표는 애초에 선단 공정을 막는 것이었고 대상 제재가 작용하는 메커니즘의 핵심은 EUV이다. 7 나노를 완성하던 하지 못하던 중국이 파운드리 시장에 실제적인 위협으로 성장하기 위해서는 EUV가 반드시 필요하고 미국 제재가 풀리지 않는 한 SMIC에게 EUV 장비가 인도되기는 어렵다는 것이다. 

혹여 그래도 7 나노 정도선에서 중국이 자리를 잡고 낮은 단가로 시장을 교란하면 어떻게 하나? 이런 걱정을 하실 수 있다. 

하지만 미국과 미국 기업들의 기술이 들어간 서비스와 부품 없이 SMIC가 LCD 시장에서 했던 것처럼 무작정으로 CAPA를 확대하는 데에는 분명한 한계가 있고 만약 그럴 경우 미국이 유사시에 꺼내 들 수 있는 추가적인 카드도 건재하다. 

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노광공정에 관여하는 EUV, DUV 뿐만 아니라 미국의 두 기업 그리고 우방국가인 일본의 기업들이 시장 전부라고 해도 무방한 증착과 식각 공정의 장비들을 더 타이트하게 관리하거나 아예 수입을 차단해 버리면 SMIC CAPA는 현재 수준 정도에 머물 수밖에 없다는 것이다. 미국 제재가 계속되는 한 중국의 파운드리 시장교란 가능성은 매우 희박하는 것이다. 

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그리고 두 번째는 파운드리 시장 특성인데 다음은 시장 절반 이상을 점유하는 그리고 실제 시장 인덱스를 반영하는 시스템 IC의 TSMC의 매출 그래프인데 새로운 성장 동력을 선단 공정에 의한 부가가지로 만들어지고 있다는 것이다. 

핵심은 오늘의 선단 공정은 내일의 레거시 공정이 된다는 것이다. 

물론 7 나노 정도면 여전히 꽤 높은 부가가치를 지니고 있는 시장이지만 7 나노 비중과 부가가치의 순도는 빠르게 희석될 것이라는 것이다.

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그리고 마지막 3번째의 핵심은 SMIC 7 나노 공정 자체의 성능과 수율이 그렇게 높아 보이지 않는다는 것이다. 

현재 SMIC 7 나노 공정을 탑재한 MINER BA의 채국용 칩의 미네르바 7의 모습인데 미네르바의 핵심 납품처가 Terawulf, Truenorth, Stronghold로 추정되는데 이 기업들 중 하나인 Stronghold sigital mining 보고서에서 SMIC 7 나노 공정의 수율 현황에 대한 힌트를 찾을 수 있었다. 2021년 4월 계약을 체결하고 납품 deadline은 12월 31일이었다. 하지만 납품이 완료되지 않아 22년 4월로 deadline을 연장해 주었지만 다시 납기일을 놓쳐 재연장 해중 상황이다. 

혹여 거의 다 납품하고 소량만 납품을 못한 거 아니냐 하는 추정을 할 수 있는데 해단 의문과 같은 해서는 다음과 같은 문장이 대답해 줄 수 있을 거 같다. 

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애초에 계약한 15,000건 중 1년이 지난 지금까지 3,200개 정도만 납품된 상황이라는 것이다. 

Summary

미중 반도체 전장 속에 여전히 확고한 미국, 반도체 파운드리 특성, 현재 SMIC 7 나노 반도체 납품 현황까지 파운드리 선단 공정 위기론에 대한 대략적인 내용이 정리가 되었다. 

중국 파운드리 SMIC 가 7 나노 양산에 들어간 것은 맞는 이야기로 보인다. 하지만 그것을 근거로 우리가 몰랐던 엄청난 정세 변화가 있었다고 해석하는 것은 경계해야 한다는 것 

특히 미국 제재 효과가 중국에 의해 돌파된 것으로 해석하거나 중국 파운드리 기업에게 우리가 파악하지 못했던 기술진보가 이루어지고 있다가 판단해서는 곤란하다. 

하지만 꺼진 불도 다시 보자 말처럼 중국 기업들의 역할을 주위 깊게 살피고 살필 수 있는 계기가 되어야 하겠다. 

중국 반도체 굴기 방어 메커니즘이 더 공고해지는 계기가 되길 기대해 본다.