칩 부족은 계속 악화되고 있습니다. 더 많이 만들면 안 될까요?

블룸버그

2021년 5월 5일

반도체 공급 부족으로 자동차 제조업체와 거대 기술 기업들이 타격을 입고 있으며, 워싱턴에서 브뤼셀, 베이징에 이르기까지 경종을 울리고 있습니다. 이러한 위기는 정책 입안자, 고객, 투자자들에게 근본적인 의문을 제기하고 있습니다: 칩을 더 많이 만들면 안 되는 이유는 무엇일까요?

간단한 대답과 복잡한 대답이 있습니다. 간단한 대답은 칩을 만드는 것은 엄청나게 어렵고 점점 더 어려워진다는 것입니다.

"로켓 과학이 아니라 훨씬 더 어렵습니다."라는 업계 내부의 농담이 있을 정도입니다.

더 복잡한 대답은 반도체 제조 시설을 구축하는 데 수년과 수십억 달러가 소요되며, 그마저도 경제성이 매우 낮기 때문에 제조 전문성이 경쟁사보다 뒤처지면 손해를 볼 수 있다는 것입니다. 인텔의 전 사장인 크레이그 배럿은 인텔의 마이크로프로세서를 인간이 만든 가장 복잡한 장치라고 불렀습니다.

이 때문에 각국이 반도체 자급자족을 달성하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 중국은 최근 5개년 계획에서 칩 자립을 국가 최우선 과제로 삼았고, 조 바이든 미국 대통령은 국내 제조업을 되살려 안전한 미국 공급망을 구축하겠다고 공언했습니다. 유럽연합도 자체 칩을 만들기 위한 방안을 검토하고 있습니다. 하지만 성공이 보장된 것은 아닙니다.

칩을 제조하는 데는 일반적으로 3개월 이상이 걸리며 거대한 공장, 먼지 없는 공간, 수백만 달러짜리 기계, 용융 주석 및 레이저가 필요합니다. 최종 목표는 일반 모래에서 추출한 원소인 실리콘 웨이퍼를 트랜지스터라고 하는 수십억 개의 작은 스위치 네트워크로 변환하여 결국 전화, 컴퓨터, 자동차, 세탁기 또는 위성에 중요한 기능을 제공하는 회로의 기초를 형성하는 것입니다.

블룸버그 빅 테이크에서 더 보기: 칩 부족으로 자동차 제조업체가 첨단 기술 기능을 제거해야 하는 이유

부담스러운 경제성

칩 공장은 하루 24시간, 일주일 내내 가동됩니다. 그렇게 하는 이유는 한 가지, 바로 비용 때문입니다. 한 달에 50,000장의 웨이퍼를 생산하는 엔트리 레벨 공장을 건설하는 데는 약 150억 달러가 소요됩니다. 이 중 대부분은 2020년에 처음으로 매출 600억 달러를 돌파한 특수 장비에 지출됩니다.

인텔, 삼성, TSMC 세 회사가 이 투자의 대부분을 차지합니다. 이들 기업의 공장은 각각 200억 달러 이상의 비용이 소요되는 최첨단 시설입니다. 올해 TSMC는 새로운 공장과 장비에 280억 달러를 지출할 예정입니다. 미국 정부가 국내 칩 생산을 지원하는 법안을 통과시키려는 시도와 비교해 보세요. 이 법안은 5년 동안 500억 달러에 불과합니다.

막대한 자금을 들여 거대한 시설을 짓고 나면 5년 이내에 쓸모없게 됩니다. 손해를 보지 않으려면 칩 제조업체는 각 공장에서 30억 달러의 수익을 창출해야 합니다. 하지만 지금은 대기업, 특히 작년에 1,880억 달러의 매출을 올린 상위 3개 기업만이 여러 개의 공장을 건설할 수 있는 여력이 있습니다.

이 작업을 많이 할수록 더 잘할 수 있습니다. 수율(폐기되지 않은 칩의 비율)이 중요한 척도입니다. 90% 미만이면 문제입니다. 하지만 칩 제조업체는 값비싼 교훈을 반복해서 학습하고 그 지식을 바탕으로 그 수준을 넘어설 수 있습니다.

업계의 잔인한 경제 상황으로 인해 이를 따라잡을 수 있는 기업은 점점 줄어들고 있습니다. 매년 출하되는 약 14억 대의 스마트폰 프로세서 중 대부분은 TSMC에서 생산됩니다. 인텔은 컴퓨터 프로세서 시장의 80%를 점유하고 있습니다. 삼성은 메모리 칩에서 우위를 점하고 있습니다. 중국을 포함한 다른 모든 업체가 이 시장에 진입하기는 쉽지 않습니다.