3나노 파운드리 전쟁

그동안의 TSMC는 최선단 반도체를 애플에 올인했다. 

아니, 애플이 TSMC에 칩 생산 전량을 맡겼다. 애플의 충분한 물량이(A칩만 2억개+M칩), TSMC의 선단 반도체의 수율을 끌어 올려줬고, 애플의 수주를 독점하면서, TSMC는, 다품종 소량 생산이라 불리는 파운드리의 벽을 허물었던 것이다. 애플의 물량은 TSMC의 선단공정 수율을 안정 시키기에 충분하였다. 물론, 일각에서는 이러한 부분이 삼성전자 파운드리에 낙수 효과가 되었다고 얘기를 한다. 하지만 나의 생각은 오히려 7나노(N7)까지 TSMC에, 근소하게 앞섰던 삼성전자 파운드리의 공정 기술에 역전의 빌미가 되었다고 생각한다. 알겠지만, 파운드리의 수율 안정은, 공정 경험이다. 냉정하게 말해, 애플 물량이, 나머지 퀄컴, 앤비디아, AMD,등의 팹리스들의 물량 대비 압도적이기 때문에, 삼성전자가 애플의 칩을 독점했을 때 만해도, 미세하지만, TSMC를 앞설 수 있었다. 하지만, 삼성전자가 핸드폰 사업에 진출하면서, 애플은 칩 생산의 전부를 TSMC에 위임했고, 그러면서, 점차 파운드리의 추가, TSMC에게로 넘어 갔다. 최근 삼성전자의 공정 수율 문제 또한, 다양한 팹리스들의 요구치에 맞는 칩을 생산하면서, 수율을 올리는것보다, 한 품종(애플 칩)다량 생산으로, 수율을 안정시키는 것이 더욱 유리한 것이다. 결국 애플의 칩 수주 여부가 삼성과 TSMC의 파운드리 경쟁에 중요한 트리거로 작용한 것이다.

728x90

올해 6월에 열린 TSMC의 TECHNOLOGY SYMPOSIUM에서, TSMC는 새로운 N3E공정을 발표하였다. 올해 초인 22년 1분기, 기존의 핀펫으로, 세계 최초 3나노(N3) 양산을 하겠다는, TSMC의 포부는, 2분기로 미뤘고, 또 다시 4분기로 연기됐다. 그리고 이번 테크놀로지 심포지엄에서 새로운 공정인, N3E를 발표하였다. 그들은, 이 N3E공정을 기존 목표했던 N3공정의 업그레이드 버전이라 이야기 한다. 하지만, 실상을 들여다 보면, 기존 N3공정의 벽을 느낀, TSMC가 목표치를 낮춘 다운 그레이드(DOWN-GRADE) 버전으로 보인다. 그 근거로 반도체 성능의 척도 인 PPA와 EUV LAYERS를 들 수 있다. 기존 N3에 비해 A(면적)가 8%가 늘었을 뿐 아니라, EUV LAYERS수도 기존 25개에서, 21개로 줄어들었기 때문이다. 어느정도 반도체에 대해 공부를 하신 분이라면, 반도체 칩의 면적은 다른 기능의 향상에 중요한 영향을 준다는 것을, 알고 있을 것이다. 즉, 동일한 기술력으로, 좀 더 큰 칩을 만든다면, 당연히 좀 더 향상된 기능 구현(Performance)은 당연한 것이다.  직설적으로 말하면, 좀 더 작은 면적에 향상된 기능의 칩을 생산하기위하여, 파운드리 업체들은 나노 경쟁을 해온 것이다.

또한, TSMC에 의문이 가는 부분이 있다. 애플이 M2칩과 A16칩을 기존 계획대로인, TSMC의 N4(4나노)가 아닌, N5P공정에서 생산한다는 것이다. 나의 개인적인 생각에는, TSMC의 N4가 애플의 생각만큼의 수율이 나오는 것 같진 않은 것이다. 대만 언론에선 삼성전자의 낮은 N4 수율을 논하지만, 사실상 수율은 기업의 기밀이기에, 아무도 알 수 없다. 대만 언론에서 떠드는데로 그대로 전달하는, "앵무새" 한국 매체들의 말은 신빙성이 없어보인다. 나는 생각보다 TSMC의 N4 수율이 좋지 않을 것이라 조심스럽게 추측해 본다. 또한, TSMC는 대만 정부의 적극적인 지원들을 등에 업고, 삼성전자의 싹을 자르려 하고 있다. 기존의 낙수 효과로 관계를 맺은 팹리스들의 물량까지 모두 포섭 하기 위해, 공격적인 CAPA(생산시설)을 단행 하고 있으니 말이다. 하지만, 이것 또한, TSMC의 배수진이라 생각한다. 올해 4분기에도, 또 다시 N3 양산에 실패한다면, 삼성 파운드리에 큰 호재가 될 것으로 생각된다.

삼성 파운드리의 이야기를 해보자면, 내가 조사한 바로는 GAA 공정, 3나노 양산을 계획대로 추진한다고 한다. 몇일 안남은 6월 안인 이번주 내에, 공식 발표될 계획이다.(직접 삼성 관계자에게 확인한 내용임) 수율은 비밀이기에 정확히 알 수 없지만, 내 추측으로는 양산 기준의 마지노선인, 20% 후반대 이상은 되어 보인다. 삼성 파운드리는 2분기 점유율을 포기해가면서, 이번 GAA 3나노에 사활을 건 상황이다. 어떻게든, 빠르게 성공시켜, TSMC보다 앞선 공정기술을 확보하고, 자체 AP인 엑시노스와, 퀠컴, AMD정도의 팹리스들의 수주를 받아, 수율 향상을 꾀할 것으로 생각된다. 더욱이, 올해 말까지 계획된, TSMC의 N3가 또다시 양산에 실패한다면, 세계 최고라 자부하는 애플이 더이상은 TSMC를 기다려 줄지는 의문이다. 만약, 삼성이 TSMC의 N3 공정 기술 확보에 어려움을 겪을 때, 빠르게 수율 향상(60%이상)을 꾀 할수만 있다면, 과거 처럼, 애플의 칩 전량을 수주 할 수 있을 것으로 생각된다. 그렇게만 된다면, 삼성전자의 2030년까지 파운드리 1위의 목표는 현실화 될 것이다. 아니 좀 더 앞당겨 질 것이다.

삼성 파운드리의 과제는, GAA N3양산 성공으로,  애플에게 그 기술은 인정 받는 것이다. 냉정하게 바라보면, 퀠컴과 AMD, 엔비디아와 같은 팹리스들은 애플의 수주를 받기위한 과정이라 생각한다.

 

여러분의 생각은 어떠한가? TSMC와 삼성 파운드리가 막다른 골목에서 서로 배수의 진을 펼치고 있다. 과연 이 파운드리의 승자는 누가 될것 같은가?

한가지 확실한건, 이 전쟁의 승자는 많은 전리품을 취할 것이고, 패자는 많은 것을 잃을 것이다.