디사오후이 翟少輝 류페이린 劉沛林 <차이신주간> 기자
 

▲ 2022년 12월 대만 남부 타이난시에 있는 TSMC 반도체 공장 건설현장에 3나노 칩 양산을 축하하는 대형 펼침막이 걸렸다. 현재 TSMC 반도체 공장의 대부분은 대만에 있다. REUTERS

세계 최대 반도체 위탁생산(파운드리) 업체인 TSMC(台灣積體電路製造股份有限公司)의 분기 매출액이 이례적으로 시장 전망치를 밑돌았다. 2023년 1월12일 TSMC가 2022년 4분기 실적을 발표했다. 매출액이 199억3천만달러(약 25조원)로 월가의 평균 예상치인 205억6천만달러보다 적었다. 황런자오 TSMC 최고재무책임자는 실적보고회에서 “단말시장 수요 침체와 고객사의 재고 조정으로 어려움이 있었다”고 말했다.
시장에서는 반도체 업계 침체가 계속되고 TSMC도 그 흐름에 따라 투자를 의미하는 자본지출을 줄일 것으로 예상했다. 황런자오는 “2023년 TSMC의 자본지출이 320억~360억달러로 2022년(363억달러)보다 적을 것”이라고 말했다.

성대한 장비 반입식
2022년 초부터 세계 반도체 업계가 하강기로 돌아섰고 관련 기업의 주가가 하락했다. TSMC 주가는 2023년 1월 11일 기준으로 지난 1년 사이 약 40% 떨어졌다. 이 기간 필라델피아 반도체 지수(SOX)는 약 30% 하락했다. 이런 비관적 흐름에도 TSMC는 2022년 12월6일 미국에서 신축 공장의 장비 반입식을 성대하게 치렀다. 조 바이든 미국 대통령이 참석해 인사말을 했다. 지나 러몬도 상무장관, 더그 듀시 당시 애리조나 주지사 등 정부 관계자와 팀 쿡 애플 최고경영자, 황런쉰 엔비디아 최고경영자, 리사 수 AMD 최고경영자 등도 참석했다. 반도체 업계에서 장비 반입식을 했다는 것은 공장이 완공돼 생산장비를 들여온다는 뜻이다.
2020년 5월 TSMC는 120억달러를 투자해 애리조나주 피닉스에 공장을 설립한다고 밝혔다. 2021년 착공해 1년6개월 만에 공장과 사무실을 포함한 주요 건물을 거의 완공했다. “속도가 너무 빨라 예상을 완전히 뛰어넘었다.” 시장에서는 TSMC의 추진 속도에 놀랐다. “많은 사람이 장비 반입식에 참석했다. 진짜로 장비를 들여오고 있었다.” 미국 반도체 업계 관계자는 “공장을 세우는 척하며 보조금을 받아내거나 다른 반도체 공장처럼 터 공사를 하면서 상황을 지켜볼 줄 알았다”고 말했다.
대만해협의 긴장이 고조되고 시장에서 반도체 품귀 현상이 겹쳐 미국은 고급형 반도체를 국내에서 제조해야 할 필요성이 커졌다. 2022년 8월 바이든 대통령은 ‘2022년 반도체·과학법’에 서명하고 보조금 527억달러를 포함한 일련의 반도체산업 지원정책을 발표했다. 이 법에 따라 500억달러 규모의 미국 반도체기금을 조성했고, 그중 390억달러를 반도체 생산 독려에 사용한다. 인텔과 마이크론테크놀로지 등 미국 기업은 물론 TSMC, 삼성, SK하이닉스 등 외국 기업도 미국 투자 계획을 발표했다. 이들은 애리조나, 오하이오, 텍사스 등 여러 지역에 수백억달러를 투자해 반도체 공장을 짓기로 했다.
미국 정부의 독려 속에 TSMC는 공장 설립 규모를 늘렸다. 2022년 12월 TSMC는 애리조나주에 2기 공장을 짓기로 했다. 1기와 2기 공장 건설에 400억달러를 투자한다. TSMC가 대만 이외 지역에서 한 최대 규모의 투자다. 지금까지 중국에 투자한 금액보다 많다. TSMC는 애리조나주 두 공장에 각각 4나노 공정과 3나노 공정을 적용한다. 나노 공정은 1미터의 10억분의 1인 나노미터(nm) 크기의 수준에서 물질과 소자를 다루는 기술 공정이다. 2024년과 2026년부터 생산을 시작하고 월 5만 장의 웨이퍼 생산 능력을 갖출 계획이다. TSMC가 양산을 시작하는 가장 앞선 공정을 대만 이외의 지역에 처음 도입하는 것이다.
성대한 장비 반입식과 거액 투자는 관련 부문들의 신경을 건드렸다. “TSMC가 미국 기업으로 변할까?” 대만 국내에선 TSMC 공장의 공동화를 우려하는 목소리가 나왔다. 미국 공장 설립에 관해 TSMC는 최대한 정치적 의미를 배제하고 정보를 제공했다. 장비 반입식을 마치고 대만으로 돌아온 웨이저자 TSMC 최고경영자는 2022년 12월 열린 공개행사에서 “대만을 떠난다거나 대만 반도체 산업의 공동화는 어림도 없는 얘기”라고 말했다. “TSMC가 다른 지역에 공장을 세운다면 그 지역 고객사를 위해서다. 일본이나 미국 정부를 위해서가 아니다.” 대만 정부 관계자도 공개행사에서 여러 차례 ‘대만 공동화’ 가능성을 부인했다.
 

▲ 2022년 12월 미국 애리조나주 피닉스에서 짓는 TSMC반도체 공장 건설현장을 방문한 조 바이든 미국 대통령(왼쪽 셋째)이 류더인 TSMC 회장(둘째)에게서 설명을 듣고 있다. REUTERS

대만 공동화 우려
대만 출신의 미국 반도체 업계 관계자들은 TSMC 미국 공장의 생산능력에 한계가 있어 두 공장이 생산능력을 최대한 가동해도 대만의 주도적 지위를 바꿀 수 없을 것으로 내다본다. 그리고 TSMC가 미국에 공장을 세우려면 더 많은 건설비용과 운영비용을 지출해야 한다. 예를 들어 미국에는 반도체 제조 인력이 부족해 대만에서 엔지니어를 파견할 필요가 있다. 미국 현지 공급망은 가격이 비싸고, 다른 지역 공급망이 미국으로 이전할지 확실하지 않다. 이런 현실적인 도전이 TSMC의 이후 선택을 좌우할 것이다.
“미국이 이렇게 큰 대가를 치르고도 TSMC가 최신 선진기술을 대만에 남겨두게 하진 않을 것이다. TSMC도 미국 고객사와 공급망에 의존해 미국의 요구를 거절하기 힘들다.” 오랫동안 반도체 정책 자문을 제공한 관계자는 “세계화에 대한 합의가 깨지고 있어, 이대로 가면 TSMC가 세계에 분산 투자해 세계 반도체 위탁생산 중심지라는 대만의 독특한 지위가 약해질 것”이라고 말했다.
시장조사업체 카운터포인트리서치의 가이신산 최고연구책임자는 “3년 전까지 TSMC의 이익 기준은 ‘비용 최적화’여서 외국 투자가 최우선 선택이 아니었다”고 지적했다. 그러나 지금은 반도체 업계가 세계화에서 ‘반(半, Semi)지역화’로 바뀌었다. TSMC도 외국 투자를 할 수밖에 없는 상황이다. 지정학적 요인과 공급망 보안 고려도 있다. “특히 코로나19 대유행 기간에 자동차 등 여러 산업에서 공급망 문제로 어려움을 겪었다. TSMC는 리스크 분산이 자사와 고객사 이익에 부합하는 전략이라고 판단했다.”
시장조사업체 트렌드포스 자료를 보면 2022년 3분기에 TSMC는 세계 반도체 위탁생산 기업 중 매출액 1위였다. 시장점유율이 56.1%로 2위 삼성을 40%포인트 차이로 따돌렸다. 하지만 시장 리스크가 커졌다. 세계 반도체 산업은 하강기에 진입했다. TSMC는 고객사 주문 감소와 가격 하락 가능성에 대비하는 동시에 공장 확장에 따른 부담도 감당해야 한다.
업계 경쟁도 만만치 않다. 선진공정에서 삼성이 2세대 3나노 공정을 추진해 TSMC를 추격하고 있다. 격차가 종이 한 장 차이로 좁혀졌다. 한편으로 미국의 압박을 받으며 중국은 성숙공정(28나노미터 이상의 공정)에 주력한다. SMIC(中芯國際)와 CR마이크로(華潤微電子), 화훙(華虹集團), 캔세미(粵芯半導體)가 모두 공장을 확장하고 있다. 미래 반도체 위탁생산 경쟁에서 TSMC는 자신의 영토를 지킬 수 있을까?
2023년 91살인 TSMC 창업자 장중머우 전 회장은 장비 반입식에서 “미국에 공장을 짓는 것이 오랜 꿈이었다”고 말했다. 중국계 미국인인 그는 하버드대학과 매사추세츠공과대학(MIT) 등에서 교육받고 졸업 뒤 미국 반도체 기업 텍사스인스트루먼츠에서 근무했다. 이때 스탠퍼드대학에서 박사학위를 받았다. 1985년 대만으로 초청받아 대만공업기술연구원 원장을 지냈고, 1987년 세계 최초의 반도체 위탁생산 기업 TSMC를 설립했다. 2018년 은퇴 뒤 류더인 회장과 웨이저자 최고경영자 시대가 열렸지만, 장중머우 전 회장의 영향력은 여전히 막강하다.
TSMC를 창업한 지 8년이 지난 1995년 장중머우 전 회장은 미국 워싱턴주 캐머스에 웨이퍼테크(WaferTech)라는 반도체회사를 세웠다. 지금도 운영되는 이 회사는 오랫동안 대만 이외 지역에 있는 유일한 TSMC 공장이었다. 지역신문 <오리거니언> 보도에 따르면 웨이퍼테크 공장은 부지 일부만 사용한다. 추가로 지을 계획이던 공장의 공사는 시작하지 못했다.

최대 걸림돌
웨이퍼테크 설립 뒤 비용과 인력, 문화 등 여러 측면에서 현지에 적응하지 못하는 문제가 생겼다. 대만에 있는 공장보다 성과가 떨어졌다. “꿈은 곧 악몽으로 변했다. 그래서 이 꿈을 나중으로 미뤄야 했다.” 장중머우 전 회장은 장비 반입식에서 “지정학적 변화로 TSMC가 미국에 공장을 짓겠다는 오랜 꿈을 다시 떠올렸다”고 말했다. “세계화가 거의 끝났고 자유무역 역시 끝났다. 짧은 시간 안에 되돌리긴 어렵다.”
2022년 4월 장중머우 전 회장은 미국 브루킹스연구소 인터뷰에서 “웨이퍼테크가 아직도 흑자로 전환하지 못했다”며 “같은 제품을 생산할 때 생산원가가 대만보다 50% 높다”고 말했다. “하지만 미국 정부가 공장 설립을 촉구했다. 회사도 미국에 공장을 지어야겠다고 판단했다. 류더인 회장도 여러 차례 미국 공장 설립을 결정했다.”
2022년 11월14일 TSMC는 미 상무부에 보낸 답신에서 이렇게 밝혔다. “회사가 보유한 자금과 미국 정부의 장려정책에 의지해 애리조나주에 반도체 공장을 설립할 계획이다. 자금 확보 문제가 미국에서 성장에 걸림돌이 되진 않을 것이다. 진정한 걸림돌은 미국의 높은 건설비용과 운영비용이다. 외국 기업이 첨단공정 생산라인을 건설하도록 미국 정부가 더 많은 장려정책을 제공하길 바란다.” 황런자오 최고재무책임자는 4분기 실적보고회에서 “애리조나주 공장의 초기 건설비용이 대만보다 4~5배 비싸다”고 말했다. 하지만 지금까지 TSMC와 미국 정부는 애리조나주 공장이 반도체·과학법을 통해 얼마나 많은 지원금을 받게 될지 공개하지 않았다.
 

▲ 2022년 11월 타이 방콕에서 열린 아시아태평양경제협력체(APEC) 회의에 대만 대표로 참석한 장중머우 TSMC 창업자가 대만으로 돌아와 기자회견을 하고 있다. REUTERS

정치보다 시장 요인
시장조사업체 옴디아(Omdia)의 허후이 반도체부문 수석애널리스트는 “5나노와 3나노 선진공정을 적용한 제품의 고객사가 주로 미국 기업”이라며 “상업적 관점에서 공장이 고객사와 가까워지면 유리하다”고 말했다. 시장에서는 TSMC 장비 반입식에 대표가 참석한 애플, AMD, 엔비디아가 모두 협력할 뜻이 있을 것으로 예상했다. 가이신산 최고연구책임자는 “TSMC 미국 공장은 생산능력 이용률을 걱정할 필요가 없다”며 “아이폰에 들어가는 주요 반도체칩만 해도 성수기에는 한 달에 웨이퍼 5만 장이 넘어 생산능력을 최대한 가동해야 할 것”이라고 말했다.
TSMC 사업보고서를 보면 2021년 북미 지역 고객사가 매출액의 65%를 차지했다. 업계에서 애플로 예상하는 최대 고객사의 비중이 26%에 이르렀다. 바이든 대통령도 장비 반입식에서 애플이 TSMC 매출의 25~30%를 차지한다고 밝혔다. 트렌드포스 자료를 보면 2022년 3분기 세계 5대 반도체 설계 전문기업(팹리스) 가운데 1~4위가 미국 기업이다.
공급망을 살펴봐도 TSMC는 북미 지역 반도체 장비 제조사와 소재 기업을 떠날 수 없다. 시장조사업체 가트너 자료를 보면 2021년 세계 10대 반도체 장비(WFE) 제조사 가운데 미국 기업이 3곳이고 점유율이 40% 넘었다. “미국은 TSMC가 미국에서 진짜 실력을 발휘하도록 할 방법이 아주 많다.” 시장조사업체 IC와이즈의 왕샤오룽 사장은 “장비 제조사와 고객사가 모두 미국에 있기 때문에 위아래에서 TSMC의 미국행을 독촉했다”고 말했다.
TSMC에서 근무했던 관계자는 “TSMC가 미국 공장 설립을 결정할 때 정치적 요인의 비중은 20% 정도에 그치고 시장에서 지위가 더욱 중요했을 것”이라고 말했다. “TSMC가 7나노 이하 선진공정 시장의 90% 가까이 점유해 그 어떤 기회도 경쟁사에 넘겨줄 수 없을 것이다. 인텔과 삼성 등 경쟁사가 미국에서 적극적으로 공장을 설립하고 보조금 등 지원정책을 이용해 시장을 넓히면 TSMC의 미래에 큰 물음표가 생길 것이다.” 따라서 비싼 비용을 부담하더라도 TSMC는 미국에서 빠질 수 없었다.
삼성과 인텔도 미국 투자를 늘리고 있다. 2021년 3월 인텔은 애리조나주에 반도체 공장 2곳을 건설하겠다고 밝혔다. 초기 200억달러를 투자하려던 계획이 캐나다 자산운용사 브룩필드 참여 뒤 300억달러로 늘었다. 2022년 1월에는 오하이오주에 반도체 공장 2곳을 짓기 위해 초기 투자금으로 200억달러를 투입하기로 했다. 오하이오 공장 터는 반도체 공장 8개를 만들 수 있는 규모다. 인텔은 앞으로 10년 동안 투자액이 1천억달러에 이를 것으로 예상했다.
삼성은 2021년 11월 170억달러를 들여 텍사스주 테일러카운티에 선진공정을 적용한 반도체 공장을 설립하겠다고 밝혔다. 삼성의 선진공정을 잘 아는 관계자는 “이 공장이 4나노 공정을 적용할 것”이라고 말했다. 텍사스주 감사관실이 공개한 자료에 따르면 삼성은 2042년까지 모두 1921억달러를 투자해 반도체 공장 11곳을 설립할 계획이다.
 

▲ 2022년 12월 대만 남부 타이난시에서 TSMC의 최신 3나노 칩 양산을 기념하는 행사가 열렸다. REUTERS

분산투자
TSMC는 2021년 11월 일본에서 22~28나노 공정의 12인치 반도체 공장을 설립할 것이라고 밝혔다. 2024년 말 이전에 가동할 계획인데 월 생산능력이 4만5천 개다. 일본 기업 소니와 덴소(DENSO)가 각각 5억달러와 3억5천만달러를 투자한다. 일본 정부는 최고 4760억엔(약 4조7천억원)의 보조금을 지급할 예정이다.
최근 TSMC는 일본에서 두 번째 반도체 공장 설립을 고려하고, 유럽에서 차량용 반도체 공장 설립 가능성을 타진하고 있다. 웨이저자 최고경영자는 4분기 실적보고회에서 “공장 설립은 고객사 수요와 해당국 정부 지원 수준에 따라 결정된다”며 “5년 이후에는 28나노 이하 공정 생산능력의 20%가 대만 이외 지역으로 분산될 것”이라고 말했다. 한때 TSMC에서 근무한 관계자에 따르면 잇따른 외국 공장 설립 발표는 TSMC가 분산투자 전략으로 돌아선 것을 의미한다.
지난 30여 년 동안 TSMC는 대만을 공장 설립의 최적지로 평가했다. 외국에 공장을 지어야 할 필요성을 느끼지 못했다. 현재 TSMC가 운영하는 12인치 생산라인 6개 중 5개는 대만, 1개는 중국에 있다. 8인치 생산라인(6개)이 있는 곳은 대만(4개), 중국 내륙(1개), 미국 웨이퍼테크(1개)다. TSMC가 애리조나주에서 생산라인을 늘릴 수 있지만, 세계 반도체 제조 중심지라는 대만의 지위가 당분간 흔들리지 않을 것이다.
가이신산 최고연구책임자는 “TSMC 애리조나 공장이 2026~2027년 생산능력을 최대한 가동하면 두 공장의 월 생산량이 웨이퍼 5만 장으로 TSMC 전체의 5%에 지나지 않는다”고 말했다. “5나노 이하 선진공정에서 차지하는 비중은 10%를 약간 넘는다. 이것이 점차 15~20%로 늘겠지만 구체적인 진전 속도는 지정학적 요인의 강도에 따라 결정될 것이다.”

ⓒ 財新週刊 2023년 제3호
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번역 유인영 위원