내가 만들고 내가 먹는 DIY 반도체 시장 - TSMC
연세대 경영혁신학회 32기 박제우
출처: iStock“나 반도체 우량주 투자했는데 손실만 30%야...”
와! 방금 소름 끼친 투자자들이 꽤나 있을 것으로 예상한다. 코로나19의 영향으로 전자기기 수요 급증과 차량용 반도체의 공급 부족으로 전체적인 반도체 수요가 증가하며 많은 대중들의 관심과 투자가 반도체 산업으로 몰리는 현상이 나타났었다. 그러나 작년 말부터 코로나로 인한 비대면 제약들이 완화되고 경기침체가 시작되면서, 반도체 시장은 급격한 수요절벽에 부딪혔다. 비대면 시기 수요에 대응하기 위해 공격적으로 투자를 늘렸던 기업들은 이제 악성재고로 고민하게 된 상황이다.
어찌 되었든, 코로나 전후로 반도체 산업에 관심을 가지게 된 사람들이 많다는 건 분명한 사실이다. 국내에도 삼성, SK하이닉스 등 세계적으로 경쟁력 있는 반도체 기업들이 존재하고 있지만, 이 글에서는 전통의 반도체 시장구조를 개편하고 당당히 업계 1위 기업으로 자리매김하고 있는 대만의 TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited)에 대해 이야기해보고자 한다. ‘혁신'이라는 키워드가 맞춤정장을 입은 것처럼 잘 어울리는 TSMC의 도전과 성공 전략은 무엇이었는지 함께 알아보자.
반도체 시장은 어떻게 형성되어 있을까?
사실 반도체는 굉장히 넓은 범위의 제품을 일컫는 단어다. 메모리, 비메모리부터 시작해 PC용, 전기차용, 데이터센터용 반도체까지 용도와 설계별로 다양한 세그먼트가 있으며, 각 시장에서의 플레이어들도 대부분 구별된다. 이를 파악하기 위해선 깊은 전문지식을 필요로 하지만, TSMC라는 기업을 이해하기 위해선 시장의 비즈니스적인 측면에서의 접근이 더 중요하다. 본격적으로 살펴보자면, 오늘날 반도체 기업들은 IDM, 팹리스, 파운드리, 세 가지 형태로 분류된다.
IDM: 반도체의 설계부터 생산까지 전 과정을 종합적으로 담당하는 기업
팹리스: 반도체 설계와 연구만 하는 기업
파운드리: 설계도를 받아 반도체의 위탁생산만 하는 기업
TSMC는 반도체 생산을 전문적으로 하는 파운드리 기업으로, 이 시장에서 53%라는 압도적인 점유율을 차지하고 있다. 물론 해당 세그먼트를 넘어 2023년 현재 반도체 시장 시가총액 1위의 기업이다. 즉, 애플, 퀄컴, 엔비디아 등 시장을 선도하는 팹리스 회사들이 줄 서서 그들의 제품을 수주하는 “슈퍼을” 기업이다. 도대체 왜? 설계기업도 아니고 IDM도 아니고 남의 것을 위탁생산만 하는 기업이 이런 위상을 갖게 되었을까? 이는 태생부터 혁신이었던 TSMC의 설립배경부터 시작된다.
파운드리 비즈니스 모델의 출발
TSMC의 역사는 1980년대 대만의 반도체 국가산업 육성 프로젝트로부터 시작한다. 노동력과 기술기반이 부족했던 대만은 빠른 성장을 위한 국가산업으로 고부가가치 업종을 찾고 있었고, 결과로 반도체 시장이 선택된 것이다. 당시 퍼스널 컴퓨터(PC)의 수요가 성장하고 디지털붐이 일기 시작하자 반도체 시장의 성장 가능성이 높게 평가됐다. 기존의 리딩 플레이어들은 Intel, IBM과 같이 자체 칩을 설계하고 생산까지 해 판매하는 구조(IDM)를 가지고 있었고, 이들이 곧 시장의 표준이었다. 중요한 점은 이때 반도체의 설계와 생산은 분리되는 비즈니스가 아니었다는 점이다.
반도체 사업은 당시에도 막대한 자본의 출자를 필요로 했다. 시장전망을 보고 실리콘 벨리의 많은 엔지니어들이 새로운 제품과 브랜드를 만들기 위해 뛰어들었으나, 천문학적인 금액의 투자를 받아내기가 하늘의 별따기였다. 이때 평균적으로 반도체 스타트업 설립비용 추산치가 대략 50-100만 달러 정도였는데, 대부분의 비용이 생산시설을 구축하는데 필요했다. 시장에서 유일하게 생산능력을 갖추고 있던 IDM 기업들은 잉여 생산라인을 100%로 활용하기 위해 신생 설계전문 기업들의 제조 수요를 받아줬으나, 이 과정에서 절대적 갑으로 군림하는 IDM기업들이 강제로 기술이전을 요구하거나 자사 제품을 우선시하여 멋대로 생산일정을 변경하는 일이 빈번했다. 즉, 설계기술력은 있으나 큰돈을 들여 직접 생산할 인프라를 만드는 게 이들의 페인포인트였던 것이다.
대만정부 역시 반도체 국가산업을 후발 종합반도체 회사로 출범하기에는 재정적인 리소스와 기술력 경쟁 리스크가 너무 크다는 판단이 있었다. 이때 사업개발을 주도하고 있던 전문가 모리스창 (*TSMC 설립 후 CEO 위임)은 시장이 유망한 만큼, 성장가능성이 있는 다수의 소규모 업체들이 가지고 있는 문제를 해결하는 것을 목표로 하게 된다. 즉, 안정적인 생산에 대한 니즈를 해결하고자 한 것이다. 결과적으로 소규모 반도체 기업들의 생산 니즈를 공략하기 위해 설계 없이 위탁생산만을 전문으로 하는 형태의 비즈니스 모델을 기반으로 대만정부의 지원과 PHILIPS의 투자를 받아 출발하게 되는데, 바로 전통의 업계구조를 뒤바꿀, 세계 최초의 파운드리 전문 기업인 TSMC의 등장이었다.
TSMC 로고고객과 경쟁하지 않는 회사
TSMC와 파운드리 비즈니스 모델의 등장에는 많은 전문가들의 회의적인 비판이 따라붙었다. 당시 시장에서 성공하고 있던 미국과 일본의 기업들은 모두 자체적인 브랜드를 설계하고 생산하고 있었음에 반해, 고객도 많지 않은 OEM(하청부 생산) 형태의 기업이 과연 얼마나 성공할 수 있겠느냐 같은 챌린지였다. 실제로 초창기의 TSMC는 소규모의 생산시설 하나로 거대 IDM기업들이 소화하지 못한 소수의 물량만 간신히 생산하는 상황이 몇 년간 지속됐다.
그러나 언젠가 기회는 찾아온다고 했던가, 1989년 미국과 소련의 냉전이 종식되며 전시에 발명됐던 IT기술들이 민간에 활발히 퍼져나가기 시작했고, 1991년을 기준으로 실리콘벨리에 새로운 IT기업들이 우후죽순 생겨났다. 퀄컴, 엔비디아와 같이 오늘날 유명한 반도체 팹리스 회사들도 이 시기에 다양하게 설립되었고, 자연스럽게 본인들이 설계한 반도체를 차질 없이 생산해 줄 업체를 모색하는 기업들이 늘어나게 됐다.
국가적 지원을 받는 TSMC는 당연하게도 반도체 제조공정에 꾸준히 투자하고 개발하고 있었기 때문에, 팹리스 고객들의 주문을 소화할 제조역량은 분명히 있었다. (물론 Intel처럼 시장을 리드하는 기술은 아니었지만,) 결국 팹리스 업체들이 TSMC에게 위탁생산을 고려하는 과정에서 최고 우려점은 기술유출이었다. IDM과 같은 거대기업들이 본인들의 생산라인을 내주고 기술이전을 요구하는 일은 여전했기 때문에, 규모가 작은 회사들의 경쟁력은 기술력과 지적재산권에서 온다는 점을 알고 있던 TSMC는 세일즈 방향성을 정확히 이해하고 실행에 옮긴다.
“우리는 고객과 경쟁하지 않는다"
TSMC는 위탁생산을 의뢰하는 고객사들에게 ‘신뢰'를 바탕으로 한 판매전략을 내세웠다. 실제로 제조업에서 후발주자들은 선두주자의 위탁생산을 맡으며 성장하는 경우가 많다. 혹시라도 파운드리 기업이 자체개발을 겸하게 된다면, 고객들의 기술력이 기반이 될 것이 자명했다. 그렇기 때문에 TSMC는 절대 자체설계에 투자하지 않으며, 기술유출 리스크를 최소화하는데 집중했다. 업체로부터 받은 설계도를 절대 변경하지 않는 내부 방침과 더불어, 직원들로부터 혹시나 모를 기술유출을 방지하기 위해 노트북과 USB 등의 전자기기 사용을 일일이 트래킹 하고 방지하는 시스템을 구축하는 등 팹리스 업체들의 안전한 생산을 책임지는 파트너로 발돋움했다.
실제로 TSMC는 1990년 초반부터 꾸준한 매출성장을 이뤄냈다. 매출로 인한 수익을 또다시 공정과 미세화 기술에 투자하고 시설을 확장하며 지속적으로 더 진보된, 더 많은 양의 생산을 다룰 수 있는 사이클을 만들었다. 동시다발적으로 그들에게 생산을 맡기던 팹리스 기업들의 규모가 계속해서 성장하며 더 많은 수요를 흡수해 간 TSMC는 파운드리 비즈니스의 효용성을 인정받았고, 오늘날 위탁생산 전문 기업으로서 반도체 시장의 ‘슈퍼을’ 기업이 되는 초석을 다졌다고 볼 수 있다.
그래도, 생산업체가 전 세계 1위?
TSMC의 성공 이후 Global Foundries, UMC와 같은 다양한 파운드리 기업들이 생겨나긴 했다만, 앞서 말했듯 반도체 생산의 복잡한 기술과 투자규모 특성상 후발주자가 추월하기는 쉽지 않았다. TSMC가 출발부터 지금까지 여전히 파운드리 씬의 독점이며 과점기업이라는 점은 분명한 사실이다. 그럼에도 불구하고, 파운드리 업체가 전체 반도체 시장의 1등 기업이 되는 건 또 다른 이야기다.
*2022년 3분기, TSMC는 파운드리 업체 최초로 세계 반도체 제조사 매출 1위에 올랐다.
앞서 언급했듯이, 고객과 경쟁하지 않는 전략으로 TSMC는 계속해서 성장하고 R&D에 투자하면서 공정기술력을 기반으로 더 많고 다양한 수주를 흡수했다. 특히 1999년에는 파운드리 최초로 0.18 μm의 공정 노드 (*기술적으로 이해할 필요는 없다.)를 생산하는 역량을 갖추게 되었고, 이때부터 TSMC는 글로벌 메이저 파운드리로 거듭나게 되었다. 1997년부터 경제위기가 들이닥치기 전인 2007년까지 TSMC는 무려 7배가 넘는 매출성장을 기록했고 전 세계 6위의 반도체 기업으로까지 도약한다.
과정에서 문제가 없었던 것은 절대 아니다. 2001, 2008, 그리고 2011년에 AMD와 NVIDIA에 납품하던 개체들 사이의 반복적인 품질 이슈로 화두에 오르기도 했다. 독자적인 파운드리 기업들 중에서야 TSMC가 제일로 인정받았지만, 반도체 생산의 전 과정을 담당하는 IDM 기업 (사실상 Intel)의 기술력과 품질에 비할 바는 아니라는 평가였다.
그러나 2008년의 경제위기를 계기로 반도체 시장 역시 불황이 도래하며 많은 회사들이 규모를 축소하고 투자를 제한했다. TSMC는 경제가 회복하면 분명 호황이 다시 찾아올 것이라 예상하며 오히려 투자를 늘리고 수익다각화를 이뤄내기 위한 전략을 취했다. 당시 역대 최대인 한화 5조 원 규모의 투자계획을 발표했고, 이는 전년도 매출의 절반에 달하는 파격적인 금액이었다.
당시 전략을 간략히 살펴보자면,
펩 확충: 미래의 수요를 대비한 생산시설 확대
제품 다각화: 고부가가치 고급 공정에만 집중하는 전략에서 벗어나 7개 분야의 반도체 생산역량을 확보하며 포트폴리오 확대
구형 펩 활성화: 이미 성숙한 구형 생산기술을 활용해 상대적으로 크기가 큰 반도체 시장의 수요를 흡수해 수익 다각화
(*반도체 업계는 최신기술 공정도 중요하지만 대다수의 업계에선 여전히 가격도 안정되고 수율도 좋은 구형기술로 제품을 생산함.)
즉, 기존라인을 활용해 다양한 업계의 반도체 생산 수요를 흡수하고 수익을 내면서, 새로운 기술발전에 투자하며 미래의 수요에도 대응할 수 있는 역량을 갖추는 전략이었다. 이처럼 미래를 보고 투자한 전략은 2014년, IT업계의 가장 큰 손을 만나게 되며 금상첨화에 이른다.
황금사과바로 삼성전자에게 아이폰/아이패드용 모바일 칩셋을 위탁생산하던 애플이 새로운 생산업체를 찾아 나선 것이다. 삼성의 갤럭시 브랜드와 치열한 스마트폰 경쟁을 하던 애플은 본인들의 제품출시 스케줄과 기술력을 삼성이 내부적으로 활용하고 있다는 의심을 거둘 수 없었고, 삼성의 의존도를 낮출 방법을 고안하고 있었다. 이때 제품다각화와 펩 확충에 투자해 왔던 TSMC는 빅테크 기업의 칩셋을 생산할 역량이 준비되어 있었고, 애플로부터 지적재산권 보안에 관련해 2년 이상 검증을 받아 애플의 모든 칩셋 수요를 가져오는 결과를 자아낸다.
물론 대중의 반응은 의심스러웠다. TSMC는 시장 밖에서 대중적인 명성이 없었으니, “삼성전자의 칩셋이 더 좋은데, 원가절감 하는 거야?”, “아이폰 맛 갔네"와 같은 댓글들이 굉장히 자주 보였던 걸 기억한다. 그러나 품질, 기술, 보안 삼박자가 모두 준비되어 있었던 TSMC는 빅테크 기업들의 기술력까지 문제없이 구현해 낼 수 있음을 당당히 증명했다.
아직까지도 애플의 칩 생산을 100% 담당하는 TSMC는 애플의 성장에 힘 업어 2009년 한화 12조 원이었던 매출이 2016년 40조 원까지 상승하게 된다. 오랜 시간 반도체 시장의 절대강자였던 Intel의 시가총액을 추월하게 된 것 역시 2017년의 일이다. 매출의 급상승과 투자규모 확대, 안정적인 기술력 축적 등 다양한 요소들이 조화롭게 상호작용해 2010년대 중반부터 공정 미세화 분야에서도 리딩역량을 갖추는 데 성공하며, 반도체 시장의 기술혁신까지 겸하는 기업으로 성장한다.
*2018년을 기준으로 TSMC는 전 세계 최초로 7nm 공정의 반도체 양산에 성공했다.진짜 마지막, TSMC의 위협과 미래 방향성은?
결과적으로 TSMC는 시장의 흐름과 본질을 명확히 이해함으로써 다양한 이해관계자들을 관장하는 문제를 해결하고, 시장의 구조혁신과 기술혁신을 이루어낸 대표적인 기업이라고 할 수 있다. 일단 지금까지 우리는 TSMC의 문제해결의 결과로 이들이 반도체 시장에서 필수불가결한 존재로 자리 잡았다는 사실을 확인했다. 그러나 반도체 시장은 매우 치열하고 다이내믹한 시장 중 하나다. 기술발전의 속도가 굉장히 빠르고, 전기차나 AI 등 신 IT기술의 부상으로 다시 한번 시장은 진화하고 있다. TSMC는 분명 현재까진 파운드리의 독점기업이라 할 정도로 절반이 넘는 생산 점유율을 차지하고 있지만, 당연히 영원한 건 아니다.
일차적으로 큰 위협이라 하면 당연히 삼성전자와 Intel처럼 시장 1위 자리를 내준 2,3인자들의 추격이다. 2020년대 들어 더욱 다양한 용도의 반도체 수요가 증가하며 파운드리가 큰 자본을 끌어당기고 있고, 삼성전자와 Intel은 모두 미래를 보며 ‘타도 TSMC’ 전략을 내세우고 있다. Intel은 ‘IDM2.0’ 전략을 통해 파운드리 기술력에 있어서 선두자리를 되찾고자 엄청난 자본을 투자하겠다 밝혔고, 삼성전자 역시 5년 안에 TSMC를 역전하겠다는 포부를 밝혔다. 물론 파운드리 사업 특성상, 기술의 진보만큼 기술의 안정성이 중요하기 때문에 긴 세월 동안 대규모의 위탁생산을 해오던 TSMC의 전체적인 생산역량 (품질, 규모 등)을 당장 따라갈 수는 없다. 그러나 TSMC의 출범부터 2018년까지 모든 의사결정을 담당하던 전 CEO 모리스창의 은퇴와 같은 경영진 상의 리스크, 또한 고객인 빅테크 기업들이 언제 어떻게 파운드리 파트너를 교체할지 알 수 없기 때문에 통제할 수 없는 불확실성이 많다는 점 또한 분명하다.
추가적으로 외적인 요소 중 가장 큰 위협은 신냉전으로 일컫어진 미-중 간의 외교갈등이다. 4차 산업혁명 시대에 반도체는 극도로 고도화된 기술역량을 필요하기에, 과거 석유와 맞먹을 만큼 미래 산업에 있어 필수적인 자원이다. 2010년대 이후 중국이 세계경제의 패권국으로 부상하며, 미국은 반도체 공급망을 TSMC가 속한 대만을 포함한 동맹국가들과 내부적으로 견고히 하고 중국을 견제하는 움직임을 보이고 있다. 반도체 관련 미국 기술의 중국 수출을 금지하고, 이 과정에서 중국의 IT기업인 화웨이가 TSMC로부터 생산거절을 당하는 사건이 있기도 했다. 특히 미국은 기업들에게 미국 내에 반도체 공장을 설립하면 지원금을 주는 정책을 공격적으로 펼치며, 동아시아에 집중된 진보된 생산시설들을 자국 내에도 구축하여 공급망 안정화에 한발 더 다가섰다. TSMC 역시 미국 애리조나주 피닉스에 한화 13조 5000억 원에 달하는 규모의 공장을 설립하고 있고, 2021년에는 일본 정부의 오랜 부탁으로 인해 4-5조 원의 보조금을 받고 일본 내 공장계획을 발표했다. 이처럼 미국이 반도체 공급망에서 중국을 견제하는 과정에서, 우크라이나-러시아 사태처럼 대만과 역사적인 갈등을 겪어온 중국이 언제 전시적인 자세를 취할지도 장담할 수 없는 상황이다. 또한 미국이나 일본의 물가, 인건비 등으로 인해 최근에는 타지에서 생산되는 TSMC 반도체 가격이 20% 정도로 상승할 것으로 예상되며, 현재는 TSMC의 정점이지만, 동시에 급격한 변화의 파도가 덮칠 시기인 것 또한 분명해 보인다.
연세대 산업공학 박제우
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