;)
▲ Twinscan NXE:3000 시리즈 노광장비. ASML
한때 일본은 미국을 위협하는 반도체 강국이었습니다. 본래 반도체에서 후발 주자였음에도 불구하고 일본 제조업이 세계를 호령하던 1980년대에는 메모리 반도체 산업을 장악하면서 한창 기세를 올렸습니다. 하지만 1990년대 들어 더 후발 주자였던 한국에 메모리 시장의 주도권을 내주면서 서서히 쇠락의 길을 걷기 시작했습니다.
일본 정부는 메모리 분야는 물론 파운드리 분야에서 심각하게 열세인 상황을 극복하고자 대규모 자금을 투자하고 있습니다. 그 첫 성과는 TSMC의 구마모토현 1공장입니다. 일본 정부로부터 대규모 보조금을 받고 일부 일본 기업들도 출자해 설립한 합작 자회사인 JASM은 이번 달부터 양산을 시작한다고 발표했습니다. 생산 공정은 12-28nm의 오래된 레거시 공정이지만, 기존 일본 내 반도체 팹이 40nm 수준인 점을 생각하면 상당한 진보입니다.
2027년 완공을 목표로 현재 건설을 준비 중인 구마모토 2공장은 6nm의 비교적 최신 미세 공정을 사용하며 그 이후인 3공장의 경우 3nm 이하 미세 공정을 적용한다는 계획도 가지고 있습니다. 하지만 결국은 TSMC에 종속된다는 점에서 완전한 일본 반도체의 르네상스라고 부르기에는 어려운 부분도 있습니다.
이에 일본 정부와 산업계는 뜻을 모아 자체 미세 공정 반도체 제조사를 설립하기로 하고 라피더스 (Rapidus)를 설립했습니다. 라틴어로 빠르다는 뜻을 지닌 단어로 일본 정부가 지금까지 9200억 엔(약 8조 5000억 원)의 막대한 비용을 투자했고 소니, 키옥시아, 소프트뱅크, 도요타 등 일본 내 9개 대기업도 함께 출자해 홋카이도 치토세에 첫 공장을 건설하고 있습니다.
트윈스캔 NXE:3800E는 한 시간에 220장의 웨이퍼를 가공할 수 있는데, 실제 대규모 반도체 팹에서는 이런 노광 장비 여러 대를 사용합니다. 라피더스는 구체적인 도입 수량 및 가격은 밝히지 않았습니다. 아무튼 이 장비를 이용해 내년에 프로토타입 웨이퍼를 제조하고 2027년에는 실제 양산에 들어간다는 것이 라피더스의 계획입니다.
이와 같은 진척 상황에도 라피더스를 바라보는 일본 안팎의 시선은 기대와 우려가 교차하는 모습입니다. 왜냐하면 실제 양산 단계에 이르기까지 총 5조 엔(약 46조 원)의 총 투자금이 필요할 것으로 예상되는데, 실제로 모금한 자금은 턱없이 부족하기 때문입니다. 대부분의 자금을 투자한 일본 정부는 2030년까지 10조 엔을 반도체와 AI에 투자하겠다고 발표한 바 있으나 빚더미에 올라 있는 일본 정부가 지속적으로 대규모 자금을 투자할 수 있는지에 대해 회의적인 시각이 많은 게 사실입니다.
그래도 어찌 되었든 자금을 투입해 실제 양산까지 간다고 해도 난관이 사라지는 것은 아닙니다. 현재 파운드리 시장을 독점하는 TSMC의 벽을 뚫고 최신 미세 공정을 사용할 고객을 확보하는 일은 쉽지 않은 과제가 될 것임에 틀림없습니다.
;)
▲ 홋카이도 치토세의 라피더스 공장 건설 현장. CC BY-SA 4.0
물론 소니나 도요타처럼 라피더스에 투자한 일본 내 기업이 일부 주문을 할 순 있겠지만, 대규모 반도체 공장을 유지할 정도로의 고객을 확보하는 일은 쉽지 않을 가능성이 높습니다. 최신 미세 공정 반도체를 설계하고 검증하는데 상당한 시간과 노력이 필요한데 검증되지 않은 신생 기업에 일을 맡길 회사는 많지 않기 때문입니다.
이런 시각을 감안한 듯 라피더스 측은 대량 생산보다 다품종 소량 생산에 적합한 싱글 웨이퍼 생산 (Single Wafer Processing) 방식에 집중할 계획입니다. 웨이퍼 하나씩 생산하면 더 정교한 조정이 가능하고 실수도 줄일 수 있기 때문입니다. 무엇보다 주문량이 적은 고객들에게 유리한 방식입니다.
하지만 결국 제조 단가가 크게 오를 수밖에 없다는 점이 가장 큰 제약입니다. 아무리 소량 생산하다고 해도 반도체 제조 장비 가격은 똑같기 때문에 결국 웨이퍼 한 장의 제조 원가가 크게 치솟을 수밖에 없습니다. 목표대로 2027년 양산에 성공할지 현재로서는 장담할 수 없지만, 설령 성공한다고 해도 수익을 낼 수 있을지 미지수인 것입니다.
TSMC, 삼성, 인텔 모두 수백억 달러에 달하는 자금을 지속적으로 투자해 파운드리 시장에서 주도권을 장악하기 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있습니다. 이 가운데 파운드리 시장을 독점한 TSMC는 상당한 수익을 내면서 지속적인 재투자를 통해 경쟁자를 따돌리고 있습니다. 현재 삼성이나 인텔도 파운드리 시장에선 고전하는 상황입니다. 이런 상황에서 다른 수익 구조가 없는 라피더스가 파운드리 사업으로 수익을 내지 못하면 재투자를 통한 선순환 구조를 만들 수 없기 때문에 이 경쟁에서 밀릴 수밖에 없습니다.
시작부터 2nm라는 최신 미세 공정에 도전하는 일본 정부의 도박이 성공할 수 있을지 아니면 막대한 세금만 낭비한 채 실패로 돌아가게 될지 세간의 이목이 집중되고 있지만, 아마도 쉽지 않을 것이라는 의견이 더 많아 보입니다.
고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
