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by 권석준 Seok Joon Kwon Oct 24. 2024

TSMC가 한국 반도체 산업에 던지는 화두

‘TSMC, 압도적 세계 1위의 비밀 (린홍원 저)' 추천사

내가 콘래드 영(Conrad Yang) 대만 국립대 교수를 처음 만난 것은 2023년 IEEE 반도체 소자 관련 학회에서였다. 나는 그가 했던 기조 강연을 기억한다. 그는 TSMC가 현재 가고 있는 미세 공정 로드맵을 보여주었고, 각 로드맵에서 예상되는 주요 기술적 문제들을 명확하게 짚어내었다. 유려한 영어 말솜씨는 아니었지만, 그가 한 단어 한 단어 집중해서 강조했던 정보들은 마치 방금 현장에서 꺼내 온 것처럼 생생했고 또한 기술적으로도 풍부한 정보를 담고 있었다. 그를 다시 만난 것은 2024년 초 대만 타이베이에서 있었던 어떤 컨퍼런스에서였다. 그 컨퍼런스는 경제안보의 관점에서 반도체 산업이 가지는 특수성, 그리고 중요성에 대한 논의를 한국, 대만, 일본 동아시아 세 나라 학자들이 논의하며 토론하기 위한 장이었다. 대만 측 대표 연사에 콘래드 영 교수가 포함되어 있었는데, 알고 보니 그는 전직 TSMC R&D 총책임자라는 경력이 있는 중요한 인물이었다. 대만에서 개최된 학회라 그런지, 콘래드 영 교수는 대만의 반도체 산업, 특히 TSMC 이야기를 더 많이 했고, 단순히 기술적 측면뿐만 아니라, 글로벌 경제 관점, 그리고 안보의 관점에서 TSMC가 갖는 중요성에 대해 다양한 의견을 피력했다. 그를 최근에 다시 만난 것은 2024년 여름 서울에서였다. 서울대 국가미래전략원이 초청한 컨퍼런스에서 대만 대표로 참석한 콘래드 영 교수는 TSMC를 비롯한 대만의 반도체 산업이 왜 대만의 국가안보와 국익실현에 최우선적인 포지션을 가지고 있는지를 기술적 맥락과 국제정치적 맥락을 결합한 관점에서 다시금 잘 설명했다. 회의가 끝나고 나는 콘래드 영 교수와 저녁 식사 시간 동안 잠깐 술자리를 가지며 그동안 궁금했던 점을 질문하며 대화를 나눌 귀중한 기회가 있었다. 콘래드 영 교수가 했던 이야기 중에 인상 깊었던 몇 가지 대화는 지금도 기억에 생생하다. 그가 했던 이야기 중 가장 흥미로웠던 점은 TSMC에서는 우리가 흔히 생각하는 최첨단 기업이 할 법한 R&D를 그렇게 세게 하지는 않는다는 것이었다. 나는 TSMC 같은 세계 최고 수준의 시스템반도체 생산 업체가 어떻게 R&D를 (상대적으로) 등한시할 수 있는지 재차 물어봤는데, 돌아온 대답은 간명했다. TSMC는 반도체 제조 공정 현업에서 끊임없이 발생하는 다양한 기술적 문제를 제때 해결하는 것만 해도 전사의 R&D 자원을 다 동원하는 것으로도 이미 벅차다는 것이었다. 그래서 선행 기술을 개발하고 다양한 기초과학기술 연구까지 R&D 범위를 넓히는 것은 쉽지 않다는 것이었다. 대신, TSRI 같은 자사 소속 연구회 혹은 연구 집단을 활용하여 잠재력이 있는 기술을 아젠다로 설정하여 주기적으로 테스트하고, 쓸모 있는 기술은 현업으로 바로 적용시킨다는 이야기를 했다. 나는 그 부분에서 TSMC가 왜 정말 파운드리에 목숨을 걸고 있고, 또 어떻게 경쟁력을 최선단에서 유지하고 있는지, 그 비결의 편린을 확인하였다. 그리고 다시 지난 2024년 9월에 나는 대만 정부 초청으로 타이베이와 신주 과학단지를 방문하였고, 신주에 위치한 TSMC의 최선단 공정 파운드리 팹, 그리고 수백 곳에 달하는 TSMC의 협력사에서 동시다발적으로 진행되는 여러 기술 프로젝트들의 성과와 그 의미를 직접 관찰하며 그의 말이 사실임을 확인하였다.

글로벌 1위 시스템반도체 생산업체이자 파운드리의 본산인 TSMC가 가진 경쟁력에 대한 이야기는 이제는 우리나라에도 널리 잘 알려져 있다. ‘고객과 경쟁하지 않는다.’, ‘TSMC는 호국신산이다.’, ‘TSMC는 대만의 실리콘 방패(Silicon shield)다’ 같은 구호는 이미 여러 미디어 기사를 통해 잘 알려져 있다. 창업자 모리스 창의 수많은 일화, 삼성전자와 TSMC의 파운드리 대결 구도, TSMC에 대한 미국의 입장 등에 대해서도 한국의 독자들은 이미 여러 미디어를 통해 많이 들어 보았을 것이고, 특히 최근처럼 한국의 반도체 상황이 좋지 않다는 불안한 소식이 연이어 들려올 때면, TSMC가 가진 그 경쟁력을 우리는 왜 확보하지 못하고 있는지를 분석하는 글들이 방송과 유튜브를 가득 채운다. 그렇지만 TSMC가 가진 경쟁력을 마치 코끼리의 다리나 코만 만지면서 분석하는 방식의 단편적 접근은 한계가 명확할뿐더러 오히려 오해가 누적되어 분석을 아니함만 못할 수도 있다. TSMC에 대한 경쟁력을 분석한 책이 그간 없었던 것은 아니나, 사실 그 실상과 회사 내부의 특수성을 제대로 분석한 책은 전무하다고 봐도 무방하다. 그럴 수밖에 없는 것이 TSMC는 자사의 기술 정보는 물론, 내부의 문화나 전략 등이 외부로 노출되는 것을 극도로 경계하기 때문이다. 이러한 관점에서 이번에 한국에 번역 출판되는 린홍원의 ‘TSMC, 압도적 세계 1위의 비밀’은 TSMC이 가진 경쟁력의 진짜 근원을 여러 층위에서 제대로 들여다볼 수 있는 흔치 않은 기회를 제공해 준다.

TSMC가 취하는 전통적인 포지션은 책에서도 언급했고, 또 이미 잘 알려지기도 한 ‘위탁생산 전문화’다. 이것은 일견 ‘갑’으로서의 팹리스 업체들, 예를 들어 애플, 엔비디아, 구글 같은 IT 분야 테크 자이언트들이 설계한 첨단 반도체의 생산을 TSMC가 ‘을’로서 전적으로 그리고 거의 독점적으로 수행하는 비즈니스 구도에만 주목하게 만든다. 일반적인 ‘갑-을’ 관계에서는 주도권이 주로 갑에게 있고, 을은 대개 갑의 입맛에 맞게 비즈니스 관계를 이어가는 것이 관행처럼 되어 있다. 그런데 TSMC가 반도체 생산 분야에서 취하는 전략은 단순한 ‘을’로서의 위탁 전문 업체 포지션 고수가 아니다. 그들은 ‘공급자 우위 시장 전략’을 철저하게 고수한다. 즉, ‘갑’으로서의 고객사들이 ‘을’인 자신에게 더 철저하게 의존하도록 만드는 전략이다. 물론 이것은 TSMC가 사실상 이러한 대형 고객사들로 하여금 자신 외의 다른 파운드리, 예를 들어 삼성 파운드리나 인텔, 글로벌 파운드리 등을 선택할만한 동인을 찾지 못할 정도로 충분한 기술적 초격차와 양산 과정의 원가 경쟁력을 가진 거의 유일한 회사로서의 자격을 증명할 경우에만 가능한 일이다. 이 책의 미덕은 이러한 TSMC의 독특한 자격 증명이 어떠한 방식으로 가능했는지를 세밀하게 취재하고 분석한 것에 있다. 예를 들어, TSMC는 단순히 AI 반도체나 애플 실리콘 같은 첨단 시스템반도체를 생산하기 위한 전공정(BEOL)에만 특화된 것이 아니라, 그것을 실제 칩으로 생산하는 후공정, 특히 CoWoS 같은 첨단 패키징 공정에서도 세계 최고 수준의 기술력을 가지고 있는데, 전공정과 후공정 모든 분야에서 이 정도 초격차를 동시에 가진 기업은 전 세계를 통틀어도 TSMC 외에는 없다. 설사 애플이나 엔비디아가 원가 절감을 위해 TSMC 대신 삼성전자의 파운드리를 사용한다는 결정을 한다고 해도, 결국 삼성의 공정을 거친 웨이퍼를 다시 TSMC로 운송해 와서 마무리 공정을 해야 하는 상황에 처할 수밖에 없으므로, 그럴 바에는 그냥 처음부터 TSMC의 공정을 이용하는 것을 선택하게 만든다. 이러한 전략이 바로 TSMC만이 가지고 있는 ‘공급자 시장 우위 전략’의 한 맥락이다. 특히 2010년대 초반 이후, TSMC는 단순한 위탁 생산이나 패키징뿐만 아니라, 팹리스 고객사들에게 일종의 ‘오마카세’를 제공하기 시작했다. 팹리스 고객사들이 만들고자 하는 칩의 성능 요구 조건은 명확하지만, 대부분의 팹리스 회사들은 성능 조건에만 치중할 뿐, 그 주변 기기와 공정 세부 기술, 성능 구현을 위해 필요한 수많은 회로 IP 정보를 잘 모르는 경우가 태반이다. TSMC는 공정과 제조 전문임에도 불구하고, 웬만한 팹리스보다 훨씬 더 설계를 잘 알고 있고, 팹리스 회사들이 겪는 성능 구현 문제에 대한 IP 솔루션도 많이 가지고 있다. 그래서 마치 실력이 월등한 일식 요리사가 고객의 취향에 맞게 알아서 코스를 준비하고 도구와 재료를 미리 선별해 놓는 것처럼, TSMC도 팹리스 고객을 위해 성능 구현에 알맞은 코스를 일별 하여 최적화된 타이밍과 원가 기반의 칩을 제조한다. 이는 점점 성능 요구 조건이 가혹해지고 복잡해지는 AI 반도체 같은 고성능 반도체 시대에서는 더욱 중요한 장점이자 TSMC만의 초격차를 만들어주는 근간이 되는 것이기도 하다. 이 책에서는 이러한 비결이 어떻게 성립되었는지, 그리고 그 전략이 왜 TSMC만의 차별점을 만들어 내었는지를 철저하게 추적하고 설명한다.

책에서 밝히고 있는 TSMC의 비결 중 또 언급되어야 할 부분은 앞서 언급한 콘래드 영 박사가 강조한 부분과 일맥상통하는 R&D 문화다. TSMC는 삼성전자나 인텔 같은 다른 종합반도체 제조회사만큼 국제 저널에 출판할 연구 논문을 많이 쓰지 않는다. 그것은 사실 TSMC의 연구진이 다른 회사 연구진보다 논문 쓸 실력이 모자라거나 데이터가 부족해서라기보다는, 굳이 TSMC의 기술적 노하우와 데이터를 외부에 공개할 필요가 없어서라고 보는 것이 더 맞을 것이다. TSMC는 자사의 풍부한 IP 경험과 솔루션, 신소재 테스트 데이터 등을 철저하게 IP화 시켜서 관리하고, 이를 고객에 특화된 칩을 설계하는 포트폴리오에 반영한다. TSMC가 사실 제일 경계하는 기업은 이제는 삼성전자가 아니라 중국 최대의 파운드리 회사인 SMIC인데, 그도 그럴 것이 TSMC에서 애써 관리해 온 기술 노하우와 정보가 문서의 형태가 아닌, 전문 연구진의 집단적인 이직의 형태로 한 번에 넘어갈 수 있기 때문이다. 실제로 2023년에 SMIC가 구현에 성공한 7 나노 공정은 2018-2019년 사이에 TSMC가 선보인 1세대 7 나노 공정 (FF+, FFF 공정)과 많은 부분 유사한데, 그 이면에는 그 시점에 이직한 TSMC의 엔지니어들이 있었기 때문에 가능했음은 주지의 사실이다. TSMC가 이러한 기술 유출을 어떻게 관리하고 있는지를 책에서 확인할 수 있는데, TSMC의 전략이 완벽하지는 않지만 최근에 긴장도가 높아지는 양안관계의 특수성을 생각할 때 TSMC가 취하는 전략이 왜 IP 정보 보호 같은 방향으로 갈 수밖에 없는지 알 수 있다.

이 책 역시 최근에 격화되는 미-중 기술패권전쟁, 그리고 중국의 반도체 내재화와 굴기 정책의 함의를 잘 짚어내고 있다. 이는 TSMC로 하여금 반도체 산업 자체를 대만의 최중요 산업이 될 수밖에 없는 정책의 한 축에 참여하게 하는 방향으로 대만의 대외정책이 변모하고 있는 이유를 잘 보여준다. 이는 친미 성향의 대만 민진당이나, 친중 성향의 대만 국민당의 정강과는 전혀 별개의 일이다. 내가 참석했던 그간의 대만 관련 반도체 경제안보 컨퍼런스에서 늘 상수처럼 언급되는 주제는 바로 양안관계의 긴장이 너무 높아져 만에 하나 위기 상황이 발생할 경우, TSMC의 운명이 어떻게 될 것이냐는 점이다. 일각에서 이야기하는 전쟁 같은 극단적인 시나리오까지 갈 것도 없이, 위기 상황 속에 대만에 위치한 TSMC의 주요 파운드리 팹 라인 가동에 차질이 생길 경우, 첨단 반도체 공급에 큰 차질이 생긴다. 예를 들어 특히 5 나노 이하급 첨단 반도체 생산의 70% 이상이 대만 현지에서 이루어지는데, 그중 절반 정도만 공급이 불가능해져도 전 세계 AI 반도체 생산의 절반 이상이 멈추게 된다. 따라서 그 피해는 대만뿐만 아니라, 대만의 시스템반도체 생산에 의존하는 전 세계 주요 국가들에게 고루 미치게 된다. 특히 AI 반도체를 통해 혁신 경제 엔진을 이어가려는 미국 입장에서는 대만발 위기가 자국의 국익에 심대한 악영향을 줄 수 있는 요인이 되며, 이는 대만과 미국 사이에서 TSMC를 놓고 벌이는 경제-지역-산업 안보가 연계된 양측의 주요한 협상의 의제가 되기도 한다. 이 책에서 이러한 모든 디테일을 다루고 있는 것은 아니지만, TSMC가 대만을 포함한 동아시아 지역에 속한 모든 나라들의 안보, 나아가 전 세계 경제 시스템에 미치는 영향을 분석하려는 사람들에게는 충분한 인사이트를 주고 있다고 생각한다. 특히 미국 대선 이후 동아시아 안보에 대한 미국 정책의 변동 가능성을 논할 때 대만의 첨단 반도체 공급망 안정성은 빼놓을 수 없는 주요 아젠다가 되는데, 그에 대한 분석을 위해서라도 이 책은 일독의 가치가 있다.

사실 최근에 내가 만나거나 논의를 지속하고 있는 대만의 로저 리우(Roger Liu) 같은 경제안보 전문가들, 제레미 창(Jeremy Chang) 같은 산업정책 전문가들은 TSMC에 과도하게 의존하는 대만의 경제 및 안보 상황이 갖는 구조적 불안정성에 대해 한 편으로는 우려하고 있음을 확인할 수 있다. TSMC라는 절대 강자, 그리고 그 뒤를 받치고 있는 UMC, PSMC, 미디어텍, 벵가드, 폭스콘 같은 다양한 경쟁력 있는 대만의 IT 기업들은 대부분 반도체 산업에 특화되어 있다. 이들은 공통적으로 대량의 전기와 산업용수를 필요로 하지만, 현재의, 그리고 앞으로의 대만의 인프라 상황은 녹록지 않다. 특히 탈원전을 추진해온 대만의 상황은 대량의 전기 확보를 필요로 하는 TSMC의 운명을 대만 바깥으로 분산시키는 방향으로 몰고 가는 원인이 된다. TSMC가 처한 고민은 또 있다. 아무리 기술적으로 초격차를 가지고 있고 양산 기술에서도 노하우가 많이 축적된 파운드리 전문회사라고 하더라도, 이들은 여전히 공정에 필요한 전문 장비와 소재를 대부분 미국, 일본, 네덜란드 같은 해외에서 수입한다. 특히 네덜란드의 ASML 같은 리소그래피 스캐너 생산에 특화된 전문 회사에 대한 의존도는 거의 100%에 가까운데, 문제는 이 ASML 마저도 이제 트랜지스터 선폭을 줄이기 위한 기술적 방식의 한계에 점점 더 근접하고 있다는 것이다. TSMC가 추구하는 기술적 솔루션은 지난 30년 넘게 안정적으로 꾸준하게 발전해 온 기술적 개선에 근간을 두고 있는데, 이러한 발전의 해법이 정체될 경우 TSMC가 가진 기술적 경쟁력 역시 조만간 정체되는 상황을 맞을 수 있다. 사실 이러한 TSMC의 고민은 결국 한국 반도체 산업의 고민과 연관되어 있기도 하다. 삼성전자 파운드리 역시 TSMC와 같은 방식으로 기술력을 발전시킬 경우 똑같은 고민을 맞닥뜨리게 되고, 해외 공정 장비 의존도를 줄이지 못하면 수익성 강화 전략도 한계에서 벗어나기 어렵기 때문이다.

이 책에서 종합적으로 논하고 있는 TSMC 경쟁력을 한국의 일반 독자들은 물론, 산업계의 전문가들, 정책 입안자들, 리더들도 충분히 침잠하여 한 줄 한 줄 되새길 필요가 있다. 강력한 경쟁 상대가 옆에서 쉬지 않고 뛰면서 끊임없이 도전자들과 대결을 피하지 않으며 앞서가는 것 상황 자체는 한 편으로는 한국 입장에서는 힘겨운 경쟁의 어려움을 안겨 주지만, 또 한 편으로는 매우 좋은 레퍼런스가 된다. 그들이 취하는 현업 라인 위주의 집중적 문제 해결 방식, 그리고 전문적이면서도 헌신적인 연구개발자들의 노력은 분명 긴장이 조금은 풀어진 한국 반도체 산업계에 던지는 좋은 자극제가 될 것이다. 한 편으로는 위대한 경쟁자이자, 또 한 편으로는 동반자로서 결국 같이 발전해 나가야 하는 한국과 대만의 반도체 산업을 큰 틀에서 바라볼 필요가 있다. 그런 의미에서 이 책은 매우 시의적절하게 한국의 앞으로의 경제 발전 전략은 물론, 반도체 산업의 경쟁력 확보 방안에 귀중한 힌트를 줄 수 있을 것이다. 삼성전자의 위기론이 매일 같이 나오고, 한국 반도체 산업의 지속가능성에 대한 회의론이 미디어의 지면을 장식하는 이 시점, 한국의 반도체 산업이 다시 기본으로 돌아가고 기술력이 경쟁력의 근간이라는 식상 하지만 피할 수 없는 명제를 다시금 떠올리면서 이 책을 곱씹어 볼 필요가 있다.

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