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매거진 미래 칩 전쟁 시나리오 I

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by Younggi Seo Sep 08. 2024

제1장: 자원 전쟁의 시작

반도체 전쟁 서막

Introduction: 미래의 칩 전쟁

#1: 자원 전쟁의 시작

#2: 변하는 지정학적 판도

#3: TSMC 포위 작전

#4: 숨겨진 영웅의 부상 – 삼성의 비밀 무기

#5: 경쟁자들의 몰락

#6: 최후의 전투 – 삼성의 승리

Conclusion: 새로운 세계 질서

1.1 칩 전쟁의 서막: 반도체, 새로운 석유

21세기 초, 세계에서 가장 귀중한 자원은 더 이상 석유나 가스, 혹은 금이 아니었다. 그것은 실리콘이었다. 그러나 단순한 실리콘이 아니라, 현대 세계의 모든 구석을 구동시키는 작은 정교한 칩으로 만들어진 것이었다. 이러한 칩, 즉 반도체는 단지 경제뿐만 아니라 국가의 기술 발전을 추진하는 핵심 에너지원이 되었다. 과거에는 유전의 통제가 제국의 운명을 결정했지만, 이제는 칩 제조의 패권이 세계 지배를 결정했다. 반도체를 지배하는 자가 미래를 지배하는 시대다.

반도체와 석유의 비교는 단순한 과장이 아니었다. 20세기의 자원 전쟁, 즉 중동의 유전을 차지하기 위한 치열한 국가 간 전쟁처럼, 반도체도 세계 강대국들의 전략적 초점이 되었다. 이러한 미세한 장치의 생산, 정제, 혁신은 승자가 세계 경제의 방향을 결정하는 전장이 되었다. 그리고 석유처럼 반도체도 생산 능력이 한정되어 있었다. 공장, 즉 팹(fab)은 건설하는 데 엄청난 비용이 들었고 유지하는 것은 더 어려웠으며, 오직 소수의 회사들만이 가장 진보된 칩을 생산할 수 있었다.

이 전쟁의 최전선에는 세 거대한 플레이어가 있었다. 삼성, 대만반도체제조(TSMC), 그리고 인텔. 다른 경쟁자들, 예를 들어 중국의 SMIC나 미국의 혁신 기업 NVIDIA도 있었지만, 삼성과 TSMC가 다가오는 폭풍의 중심에 서 있었다. 이 회사들은 단순한 기업이 아니었다. 이들은 자국의 전략적 자산으로서 경제 성장뿐만 아니라 군사 기술, 인공지능(AI) 발전, 그리고 국가 안보를 책임지고 있었다.

1.2 반도체: 새로운 전장의 탄생

칩은 어디에나 있었다. 사람들이 손에 들고 있는 스마트폰에서부터 지구를 도는 위성까지, 반도체가 그 모든 것을 구동하고 있었다. 단순한 소비자 가전용 프로세서 그 이상이었다. 이러한 칩은 의료, 국방, 통신, 그리고 에너지 그리드를 통제하는 인프라와 같은 사회의 가장 중요한 시스템에 내재되어 있었다. 각 세대의 칩이 더 작아지고, 더 빨라지고, 더 강력해질수록 그 칩을 생산하는 국가들은 기하급수적인 힘을 얻었다.

처음에는 반도체 산업이 순수하게 경제적인 것처럼 보일 수도 있었다. 기업의 이익과 소비자 수요에 의해 움직이는 것처럼 보였지만, 그 이면에는 정부들이 깊숙이 개입하고 있었다. 수십억 달러가 연구개발(R&D)에 투입되고, 국내 생산을 보조하며, 그들의 기술이 잘못된 손에 들어가지 않도록 엄격한 수출 통제를 시행했다. 사실, 삼성과 TSMC 간의 경쟁은 단순한 상업적 경쟁이 아니었다. 그것은 한국과 대만, 그리고 세계 최대의 강대국인 미국과 중국 간의 대리전쟁이었다.

미국은 대만의 TSMC를 가장 중요한 동맹으로 간주했다. 특히 중국이 대만의 재통일을 추구하는 데 점점 더 대담해지면서 미국의 입장은 더욱 확고해졌다. 미국의 입법자들은 중국이 대만의 칩 제조 역량을 장악하게 되면, 전 세계 공급망이 붕괴하고 경제적으로 재앙적인 결과를 초래할 것이라고 우려했다. 반면 중국은 반도체 산업을 자급자족을 위한 길로 보고, 외국 기술에 대한 의존을 끝내고 세계 최고의 강대국으로 부상하기 위해 이를 통제해야 한다고 생각했다.

한국의 대기업 삼성은 독특한 위치에 있었다. 미국과 중국의 이익 사이에서 기민하게 움직이며 자국의 국가적 의제를 지키는 삼성은 단순한 경쟁자가 아니었다. 그것은 세계적인 기술 패권을 위한 거대한 지정학적 체스 게임의 핵심 플레이어였다. 수십억 달러가 걸린 이 기술 패권 전쟁은 단순히 회의실이나 팹에서만 벌어지는 것이 아니라, 전 세계의 외교 백 채널과 입법부에서도 치열하게 전개되었다.

1.3 초기 충돌: 메모리 칩에서의 우위

반도체 산업의 가장 주목받는 전쟁이 최첨단 논리 칩, 즉 고급 프로세서에서 벌어졌지만, 삼성은 산업의 다른 분야, 즉 메모리 칩 분야에서 조용히 거대한 제국을 세우고 있었다. 논리 칩이 중앙 처리 장치(CPU)와 *그래픽 처리 장치(GPU)를 구동하는 반면, 메모리 칩은 데이터 저장을 담당했다. 이는 빅 데이터, 클라우드 컴퓨팅, 인공지능 시대에 매우 중요한 기능이었다. 이 분야에서 삼성은 독보적인 왕좌를 차지하고 있었다.

* 현재 AI 생성형 모델 LLM(거대 언어 모델)에서 가장 많이 쓰이는 엔비디아의 GPU는 그래픽 카드용 칩이 아니라, 생성형 모델의 연산을 하기 위한 칩이다. 그래서 기존의 그래픽 카드용 칩과 구분하기 위하여 GGPU(범용 GPU)로 구분 짓기도 한다.

삼성의 메모리 칩 지배력은 20세기 후반으로 거슬러 올라간다. 당시 삼성은 이 분야에 대대적인 투자를 결정했으며, 많은 사람들이 삼성이 기존의 미국 및 일본 제조업체들과 경쟁할 수 있을지 의문을 제기했다. 그러나 끊임없는 연구개발, 스마트한 파트너십, 그리고 끊임없는 개선에 대한 열망을 통해 삼성은 경쟁자들을 앞서기 시작했다. 2000년대 초, 삼성은 세계에서 가장 많은 메모리 칩을 생산하게 되었고, 애플, 마이크로소프트, 아마존 같은 거대 기업들과 계약을 맺었다.

삼성의 메모리 칩 시장에서의 성공은 우연이 아니었다. 스마트폰, 노트북, 서버, 클라우드 컴퓨팅 인프라에 이르기까지 메모리는 모든 것에 필수적이었다. 세상이 점점 더 디지털화되면서 저장소에 대한 수요가 급증했다. 삼성은 이러한 추세를 완벽하게 이용할 수 있는 위치에 있었다. 2020년대 초반에 첫 번째 주요 반도체 갈등이 불거질 때, 삼성의 메모리 시장 장악력은 확고했다. 하지만 회사는 메모리 칩 분야에서만 만족하지 않았다. 삼성은 반도체 산업 전체를 지배하기를 원했다.

1.4 갈등의 불씨: 지정학과 공급망

반도체 세계에서의 경쟁은 이미 약화된 글로벌 공급망이 몇 가지 예기치 않은 위기로 인해 한계에 다다랐을 때 절정에 달했다. 먼저, 2020년 COVID-19 팬데믹이 전 세계 제조업을 심각하게 교란시켰으며, 반도체도 예외는 아니었다. 각국이 봉쇄에 들어가면서 칩을 생산하는 팹들이 생산을 줄이는 동시에, 원격 근무와 디지털 서비스로의 급격한 전환으로 인해 전자 기기 수요가 급증했다. 결과적으로 칩 부족 사태가 발생했고, 자동차 제조업체, 전자제품 회사, 심지어 방위 산업체까지 생산을 늦출 수밖에 없었다.

이러한 부족 사태는 한 가지 분명한 사실을 일깨워주었다. 세계는 너무 적은 수의 칩 제조업체에 지나치게 의존하고 있었다. 삼성과 TSMC는 거의 최대 생산 능력으로 운영 중이었지만, 이 거대한 수요를 충족시키는 것은 불가능했다. 각국은 삼성과 TSMC에 대한 의존이 경제적 위험일 뿐만 아니라 국가 안보에도 위협이 된다는 것을 깨닫기 시작했다.

세계 각국 정부는 자국 반도체 산업 개발에 자원을 쏟아붓기 시작했다. 미국에서는 칩법(CHIPS Act)이 통과되어 자국 땅에 새로운 팹을 건설하기 위해 수십억 달러의 인센티브가 제공되었다. 중국은 반도체 독립을 위해 '중국제조 2025' 이니셔티브를 가속화하며 SMIC 같은 자국 칩 제조업체에 대대적인 투자를 했다. 유럽도 아시아 제조업체에 대한 의존이 너무 크다는 우려 속에 자국 반도체 제조 역량을 강화하기 위한 논의를 시작했다.

하지만 이러한 정부의 분주한 움직임 속에서 한 회사는 굳건히 자리를 지켰다. 바로 삼성이었다. TSMC가 미국과 중국으로부터 커져가는 정치적 압박에 직면하고, 인텔이 과거의 영광을 되찾기 위해 안간힘을 쓰는 동안, 삼성은 신중하게 생산 네트워크를 다각화했다. 삼성은 한국뿐만 아니라 미국과 유럽에도 팹을 보유하고 있어 보다 유연하고 회복력 있는 공급망을 구축할 수 있었다. 이를 통해 회사는 전 세계적인 칩 부족 사태 속에서도 중요한 파트너들에게 제품을 제공할 수 있었고, 이는 삼성의 입지를 더욱 강화했다.

1.5 미·중 갈등과 반도체의 전략적 중요성

세계가 칩 부족 사태로 인해 혼란스러워지고 있을 때, 미·중 간의 갈등은 반도체 전쟁을 더 가속화시키는 중요한 요인으로 작용했다. 미국은 점차 중국의 기술적 부상을 위협으로 인식했다. 반도체, 인공지능(AI), 퀀텀 컴퓨팅과 같은 첨단 기술은 이제 단순한 경제적 경쟁의 영역을 넘어 국가 안보의 핵심으로 부상했다.

미국은 중국이 이러한 기술들을 활용해 군사적 우위를 차지하거나 사이버전과 같은 비대칭 전력을 강화할 가능성을 우려했다. 이에 따라 미국은 자국 기술이 중국으로 이전되는 것을 방지하기 위해 엄격한 수출 통제와 제재를 시행했다. 화웨이와 같은 중국 기업들이 미국의 첨단 반도체 기술을 사용하는 것을 막고, 중국의 주요 반도체 제조업체인 SMIC에 대한 제재를 강화하는 등 반도체 전쟁의 최전선에서 중국의 움직임을 저지하고자 했다.

중국은 이에 대응해 자국 내 반도체 생산 역량을 확대하려는 노력을 기울였다. '중국제조 2025'라는 전략을 통해 반도체 산업을 자급자족할 수 있는 구조로 바꾸기 위해 막대한 자금을 투자했다. 하지만 최첨단 칩 제조 기술에 대한 접근이 제한되면서, 중국은 여전히 미국과 대만, 한국의 첨단 기술에 의존할 수밖에 없었다.

이러한 상황에서 삼성과 TSMC는 매우 미묘한 위치에 놓였다. 이들은 모두 중국 시장에서 큰 수익을 올리고 있었지만, 동시에 미국의 기술(설계전문과 장비) 없이는 최첨단 칩을 생산할 수 없었다. 미국의 압박으로 인해 이들 기업은 점차 중국과의 거래를 줄이거나 제한해야 했다. 반면, 중국은 자국 내 반도체 공급망을 독립시키기 위해 이들 기업을 회유하려고 노력했다.

1.6 기술 경쟁의 심화: 5 나노미터와 3 나노미터 공정

2020년대 중반으로 접어들면서 반도체 제조 기술 경쟁은 더욱 치열해졌다. 특히, 삼성과 TSMC는 누가 더 작은 공정 기술을 먼저 상용화할 수 있을지를 두고 경쟁을 벌였다. 반도체의 성능과 에너지 효율성을 높이기 위해서는 칩의 크기를 줄이는 것이 필수적이었다. 이 과정에서 5 나노미터(nm)와 3 나노미터 공정이 핵심 전장이 되었다.

TSMC는 먼저 5nm 공정에서 앞서 나갔다. 애플, 퀄컴, AMD 등 주요 기업들이 TSMC의 최첨단 공정을 사용해 제품을 생산하면서 TSMC는 시장에서 선두 자리를 유지했다. 그러나 삼성은 이에 뒤처지지 않고 3nm 공정에서 경쟁력을 확보하기 위해 막대한 투자를 진행했다. 삼성은 새로운 게이트-올-어라운드(GAA) 기술을 통해 3nm 공정에서 전력 효율성을 극대화하려고 했다. 이를 통해 스마트폰, 데이터 센터, AI 칩 등 다양한 분야에서 삼성의 기술이 널리 사용될 수 있었다.

하지만 공정 경쟁은 단순한 기술 싸움이 아니었다. 이 기술을 상용화하는 데 필요한 자본과 장비, 그리고 인재 확보가 관건이었다. 특히, 극자외선(EUV) 리소그래피와 같은 첨단 장비는 대단히 비쌌고, 이를 운영할 수 있는 숙련된 엔지니어들이 필요했다. 이로 인해 미국과 유럽의 반도체 장비 제조업체들이 삼성과 TSMC의 중요한 파트너로 떠올랐다. 각국은 이러한 장비 제조업체들이 중국으로 기술을 이전하는 것을 방지하기 위해 무역 규제를 강화했다.

1.7 미국의 '칩법'과 글로벌 재편

세계 반도체 산업의 재편이 본격화된 것은 미국이 '칩법(CHIPS Act)'을 통과시키면서였다. 미국 정부는 자국 내 반도체 제조 능력을 강화하기 위해 수십억 달러를 투자하기로 결정했다. 이 법안은 미국에서 반도체 공장을 건설하는 기업들에게 막대한 보조금을 제공하고, 연구개발을 위한 자금을 지원함으로써 미국이 다시 한번 반도체 산업의 중심이 되기를 바랐다.

삼성과 TSMC는 이러한 움직임을 기회로 활용했다. 삼성은 텍사스 오스틴에 새로운 공장을 건설하며 미국과의 관계를 강화했고, TSMC는 애리조나에 최첨단 공정을 적용한 새로운 팹을 세우기로 했다. 이러한 움직임은 단순히 경제적인 결정을 넘어 정치적, 전략적 결정이기도 했다. 미국은 자국 내 칩 제조를 강화함으로써 국가 안보를 보호할 수 있는 기반을 다졌다.

하지만 이 과정에서 가장 큰 타격을 받은 국가는 중국이었다. 미국이 주도하는 새로운 글로벌 반도체 공급망 재편은 중국의 기술 독립을 방해하고, 첨단 반도체 기술에 대한 접근을 제한했다. 중국은 이에 대응해 자국 반도체 산업을 발전시키기 위해 더욱 강력한 정책을 내놓았지만, 여전히 첨단 장비와 기술에 대한 의존에서 벗어나기에는 역부족이었다.

1.8 반도체와 AI의 융합

반도체 전쟁이 치열해지는 가운데, 인공지능(AI)의 급격한 발전은 또 다른 기술 혁명을 불러일으켰다. AI는 단순한 소프트웨어와 알고리즘의 발전을 넘어, 반도체 산업에도 엄청난 영향을 미쳤다. AI를 구동하는 고성능 칩, 특히 GPU와 AI 가속기 칩의 수요가 폭발적으로 증가하면서, NVIDIA와 같은 기업들이 급부상했다.

삼성과 TSMC는 AI 혁명을 주도하는 기업들과 협력하며 새로운 시장 기회를 포착했다. 특히 AI 칩은 전통적인 CPU와는 다른 구조를 필요로 했기 때문에, 이 새로운 종류의 칩을 제조할 수 있는 능력이 중요한 경쟁력이 되었다. AI의 발전은 단지 산업 혁신에 그치지 않고, 자율주행차, 스마트 시티, 의료 기술 등 사회 전반에 걸쳐 큰 변화를 불러왔다.

또한, AI는 반도체 설계 과정 자체에도 변화를 가져왔다. AI 기반 설계 자동화 도구들이 등장하면서, 더 빠르고 효율적인 칩 설계가 가능해졌다. 이를 통해 삼성과 TSMC는 더욱 빠르게 새로운 공정 기술을 상용화할 수 있었고, 시장에서 경쟁력을 유지할 수 있었다.

1.9 대만 해협의 위기와 지정학적 긴장

반도체 산업의 미래를 좌우할 가장 큰 변수는 대만 해협의 위기였다. 대만은 세계 반도체 생산의 중추적 역할을 담당하고 있으며, 특히 TSMC가 세계 최첨단 칩의 대부분을 생산하고 있었다. 하지만 중국은 대만을 자국의 일부로 간주하고, 군사적 통일을 시도할 가능성을 점차 높여가고 있었다.

대만에 대한 중국의 군사적 위협은 전 세계 반도체 산업에 대한 심각한 위기를 초래할 수 있었다. 만약 대만 해협에서 충돌이 발생한다면, TSMC의 생산이 중단되거나 차질을 빚을 수 있었고, 이는 세계 경제에 막대한 파장을 일으킬 수 있었다. 특히, 대만산 칩에 크게 의존하는 미국과 유럽은 이러한 시나리오에 대비하기 위해 자국 내 반도체 생산을 강화하려는 노력을 기울였다.

미국은 대만의 안보를 보장하기 위해 군사적 지원을 강화했으며, 대만 해협에서의 자유로운 항해를 보장하기 위한 국제적인 연대도 형성되었다. 하지만 중국은 이러한 움직임에 반발하며 군사적 위협을 강화했다. 첨예한 지정학적 긴장이 고조되는 가운데, 반도체는 단순한 기술적 자산이 아닌, 세계 질서를 재편하는 핵심 요소로 자리 잡았다.

다음 장에서는 이 기술 전쟁이 어떻게 새로운 국제 관계를 형성하고, 국가 간 경쟁의 패러다임을 바꾸어 나갔는지에 대해 살펴보겠다.

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