반도체 공급 부족, 설비 투자 붐, 그리고 온쇼어링

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3DInCities

2021년 4월 15일

지난달에 언급된 반도체 공급 부족이 자동차 부문에 큰 영향을 미치고 전 세계 여러 기업에 영향을 미칠 것이라는 우려가 확대되었거나 적어도 그 공포가 확대된 것으로 보입니다. 자동차 제조업체 중 유일하게 큰 영향을 받지 않은 것으로 보이는 도요타만 적시 생산(JIT) 원칙을 어겼기 때문입니다. 이전 경험을 바탕으로 도요타와 그 공급업체는 재고를 비축하기로 결정했으며, 여러 기사 에 따르면 현재 대부분의 자동차 회사보다 더 잘 관리하고 있는 것으로 보입니다.

그렇다면 반도체 업계와 그 고객들은 어떻게 전 세계적으로 부품 부족 사태를 맞이하게 되었으며, 왜 모두가 반도체 제조를 미국으로 되돌리기를 열망하는 것일까요? 리쇼어링에 관한 이야기의 일부는 다소 복잡하며 1980년대로 거슬러 올라갑니다. 다른 부분은 반도체 공급 부족이나 공급망의 타이트함은 비교적 흔한 일이며, 최근 역사에서 큰 이슈가 되지 않았을 뿐입니다.

공급 및 수요

공급과 수요 문제부터 시작하겠습니다. 반도체는 시간이 지남에 따라 비교적 꾸준히 성장합니다. IC Insights에 따르면 43년 연평균 성장률은 8.6%입니다. 2019년 6.7%, 2020년 2.6%의 성장률을 보인 후 2021년에는 13%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 따라서 성장이 항상 순조로운 것은 아니며 매우 주기적일 수 있습니다.

역사적으로 주기성은 메모리가 주도해 왔습니다. 소규모 메모리 팹을 구축하는 것이 쉽지 않기 때문입니다. IC Insights의 CEO인 빌 맥클린은 업계 대부분이 잘 이해하고 있는 시장 주기 모델을 개발했습니다:

시장 수요를 충족하기 위해 새로운 팹을 증설하는 등 주기성을 잘 관리할 수 있는 기업이라면 수익성이 더 높아질 가능성이 높습니다.

유료 고객으로 가득 찬 팹은 행복이라는 업계 속담이 있습니다. 문제는 팹을 가득 채우고 유료 고객을 유지하는 것입니다. 칩이 부족할 때 또 다른 문제는 고객이 이중 주문을 하고, 그 고객이 수요를 충족할 만큼 충분한 칩을 확보한 후 주문을 취소하는 것입니다. 이는 특히 칩이 특정 산업에 특화되어 다른 애플리케이션에 사용할 수 없는 경우 더욱 어려운 문제입니다.

단기적인 반도체 부족인가, 아니면 용량 변곡점인가?

적어도 현재로서는 업계 전반의 생산 능력이 타이트한 것으로 보입니다. 문제는 이것이 팬데믹과 자동차 산업과 같이 반도체에 의존하는 제조업체의 선견지명 부족으로 인한 단기적인 현상일까요? 아니면 IoT와 엣지 컴퓨팅, AI, 5G, 재생 에너지, 자동차의 전기화로 인해 현재 생산할 수 있는 것보다 더 많은 칩을 필요로 하는 산업이 용량 변곡점에 있는 것일까요? 대답은 부분적으로 누구와 대화하느냐에 따라 달라집니다.

200mm 용량은 한정된 200mm 장비, 실리콘 웨이퍼, 새로운 200mm 용량 추가 등으로 인해 타이트하며 앞으로도 계속 타이트할 것입니다. 업계 지출 동향을 살펴보면, 첨단 칩 제조업체들은 생산 능력이 부족할 것이라고 생각하는 것으로 보입니다. TSMC는 3년간1,000억 달러 를 지출하고 있으며, 인텔은 최근 미국 기반 제조 및 파운드리 사업을 시작하기 위해 200억 달러 를 약속했습니다. 삼성은 2020년에 지출한 금액과 비슷한280억 달러( )를 2021년에지출할 것으로 예상됩니다.

SEMI는 1분기 글로벌 장비 지출 보고서를 발표했으며, 2020년부터 2022년까지 3년간 성장하여 2022년에는 지출이 830억 달러에 이를 것으로 예상하고 있습니다.

3년 연속 성장은 이례적인 일이며, 3년 연속 두 자릿수 성장은 역사상 유례가 없는 일입니다. 따라서 돈을 따라간다면 대답은 '예'입니다! 업계가 성장 변곡점에 있는 것으로 보입니다.

그러나 최근 마크 리우 TSMC 회장은 미국과 유럽연합의 반도체 호황( )이 비현실적이며, 공급 부족은 이중 예약의 결과라고 말했습니다. 온세미컨덕터의 CEO Hassane El-Khoury는 하반기에 수요를 충족할 수 있을 것이라고 믿습니다( ).

그렇다면 현재의 반도체 부족 현상은 팬데믹, 미중 무역분쟁, 몇 차례의 안타까운 Fab 가동 중단으로 인한 생산 및 재고 계획의 부실 때문일까요? 아마도 그렇겠지만 시간이 지나면 알 수 있을 것입니다.

빅3의 대규모 지출

그리고 빅 3의 자본 지출에 대한 문제가 있습니다. TSMC와 인텔이 가장 쉽게 분석할 수 있습니다. 인텔은 하나의 파운드리 팹과 7nm 이하용 팹을 건설할 예정입니다. 이는 2011년에 건설을 시작한 Fab 42( )가 2020년에웨이퍼( )를 생산하기 시작한 이후 인텔의 첫 번째 신규 팹이 될 것입니다. 이 새로운 팹에는 극자외선(EUV) 리소그래피가 필요하며, EUV 장비에는 약간 다른 팹 구조가 필요합니다. 200억 달러는 새로운 팹의 건설을 위한 시작이 될 것입니다. 인텔은 42번째 팹에 230억 달러를 투자했으므로 다음 두 팹을 생산하기 위해서는 더 많은 비용이 소요될 것입니다. (특집 사진 참조, 출처: Intel).

TSMC는 1,000억 달러를 투자하여 3개의 팹을 건설할 예정이며, 그중 2개는 대만에, 나머지 1개는 미국에 건설할 것으로 보입니다. 이 팹들은 초기 제조 및 개발 단계에 있는 5nm 이하의 공정을 지원할 가능성이 높습니다.

삼성의 설비투자는 오스틴과 한국으로 나뉘어 진행될 것으로 보입니다. 오스틴 팹에서는 로직 디바이스를 생산하고, 한국 팹에서는 DRAM과 NAND를 지원할 것으로 보입니다.

분석가의 관점에서 볼 때, TSMC가 마침내 미국에 팹을 건설하는 것을 제외하고는 칩 부족에 맞서 싸우기보다는 평소와 같은 사업처럼 보이지만, 그 팹 뒤에는 정치적 이유가 있을 수 있으므로 특히 현 정부가 기술 우위를 되찾는 데 초점을 맞추고 있는 상황에서 진행될 가능성이 높습니다.

이 모든 지출의 이면에 있는 좋은 소식은 오랜만에 처음으로 미국에서 4개의 새로운 최첨단 팹을 건설하기 위해 상당한 규모의 자본 지출이 이루어지고 있다는 것입니다. 이는 반도체 기술 재도약을 위한 일부에 불과하지만요. 정말 좋은 시작입니다. ~ Dean