첨단 장비 가격 3억 8000만 달러 육박
미국과 중국 사이 기술 패권 다툼 심화... TSMC 3나노 수율 60% 넘어, 삼성 2나노는 30~50%에 그쳐
미국과 중국 사이 기술 패권 다툼 심화... TSMC 3나노 수율 60% 넘어, 삼성 2나노는 30~50%에 그쳐

지난 18일(현지시각) 나스닥 보도에 따르면, 첨단 반도체 제조는 세계에서 가장 복잡한 공정 중 하나로, 몇몇 기업에 집중되는 현상이 심해지고 있다. 특히 하나의 첨단 반도체 공장(팹) 건설에는 300억 달러(약 41조8000억 원) 이상의 비용이 든다.
TSMC는 세계 파운드리 산업에서 61%의 시장 점유율을 차지하고 있으며, 7나노미터(nm) 미만의 첨단 공정에서는 67%까지 올라간다. 이러한 우위는 AI 칩 필요가 늘면서 더욱 커지고 있다. TSMC의 최첨단 생산 능력은 이미 예약이 끝났으며, 엔비디아의 고급 그래픽처리장치(GPU) 등 인기 AI 칩 공급의 핵심 병목으로 자리를 잡았다.
반도체 장비업체 ASML은 첨단 반도체 생산에 꼭 필요한 극자외선(EUV) 리소그래피 장비를 유일하게 공급하는 회사로, 이 분야에서 독점적 위치를 차지하고 있다. 이 장비는 2층 버스 크기에 가격이 1억 달러(약 1395억 원)를 넘으며, 다음 세대 High-NA EUV 장비는 3억8000만 달러(약 5300억 원) 이상에 이른다. TSMC, 인텔, 삼성 등 주요 파운드리는 첨단 칩 생산을 위해 ASML의 장비에 온전히 의지하고 있다.
인텔은 18A(2나노에 맞먹는) 및 1.4나노 노드를 목표로 하는 로드맵을 내놓으며 파운드리 사업 재건에 속도를 내고 있다. 인텔은 2025년 자본 지출을 120억~140억 달러(약 16조7000억 원~19조5000억 원)으로 늘리고, 마이크로소프트 등 일부 외부 고객을 확보했다. 그러나 업계 분석에 따르면, 인텔은 첨단 제조 공정 완성도와 수율, 비용 효율 면에서 TSMC보다 몇 해 뒤처진 상황이다.
반도체 제조는 미국과 중국 기술 경쟁의 중심에 있다. 미국 정부는 첨단 칩과 제조 장비에 대한 중국의 접근을 제한하는 수출 통제를 강화했다. 이 때문에 ASML은 최첨단 EUV 및 일부 DUV 장비를 중국 고객에게 팔 수 없게 됐다.
중국은 이에 대응해 반도체 제조의 국내 능력 강화에 힘을 쏟고 있다. 중국의 최대 파운드리 SMIC와 리소그래피 도구를 개발 중인 시캐리어(SiCarrier) 등이 국가 지원을 받고 있다. 중국은 7나노 칩 생산 등 일정한 성과를 거뒀지만, ASML의 첨단 리소그래피 기술을 따라 만드는 데 큰 기술적 장벽에 부딪혀 있다.
대만의 첨단 제조업 집중과 AI 칩 수요 급증에 따라 미국, 일본, 유럽 등 전 세계에서 새로운 제조 시설 구축에 큰 투자가 이루어지고 있다. 미국 반도체지원법(CHIPS Act)은 TSMC와 인텔 같은 기업의 미국 내 공장 건설을 돕기 위해 수십억 달러의 보조금을 주고 있다.
그러나 새로운 생산 시설을 가동하기까지는 건설, 장비 설치, 수율 높이기 등에 몇 해가 걸린다. 데이터센터를 지으려면 필요한 장비의 기다림 시간이 늘고 있다는 보고는 ASML 병목 현상 때문에 생긴 공급망 압박을 보여준다. 또한, 새 공장은 생산량을 늘릴 수 있지만, 다음 세대 공정을 위한 핵심 연구개발은 TSMC의 신주(Hsinchu), 인텔의 힐스보로(Hillsboro), 삼성의 평택과 같은 기존 중심지에 모여 있어, 새 시설은 여전히 이들의 기술 개발에 의지할 수밖에 없는 상황이라고 이 매체는 전했다.
박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com