최근 미국이 반도체를 국가 안보 기술로 지정하면서 사람들의 관심이 더욱 높아졌는데 최근에 가장 많이 언급 되는 것이 파운드리 반도체 입니다. 파운드리 반도체는 위탁 생산 반도체라는 뜻인데요. 파운드리 기업(위탁 생산 기업)에서 생산을 합니다. TSMC가 반도체 위탁 생산 기업 중 가장 유명한 기업입니다.
하지만 반도체 위탁 생산이라는 뉴스를 보면서 “위탁 생산을 하는 기업이 어떻게 삼성전자를 넘어서는 기업이 됐을까?” “그냥 애플 , 테슬라 자기들이 생산하면 안되나?” 같은 의문이 들 수도 있는데요.
이 포스팅은 비메모리 반도체를 왜 위탁 생산 할 수 밖에 없는지 이해하기 쉽도록 적었습니다.
파운드리 반도체 기업이 왜 생겼을까?
반도체 위탁 생산의 역사를 이해하려면 비메모리 반도체가 어떤 것인지 알아야 할 필요가 있습니다. 비메모리 반도체는 컴퓨터의 뇌 역할을 하는 CPU, 스마트폰의 뇌 역할을 하는 AP, 자동차용 반도체, AI 로봇용 반도체 등 연산과 알고리즘이 필요한 부품에 들어가는 반도체 입니다.
반대로 메모리 반도체는 저장,기억 장치를 위한 부품에 필요한 반도체 입니다. 대표적으로 한국의 삼성전자가 메모리 반도체에서 1위를 달리고 있죠.
비메모리 반도체는 사진에서 보는 거와 같이 정보 처리를 담당하는 반도체여서 메모리에 비해 상당히 복잡한 작업을 해야 합니다. 단순하게 생각해봐도 그냥 암기(메모리)만 하는 것보다 응용(비메모리)이 더 어렵습니다. 높은 설계 난이도와 매년 높아지는 생산 장비 투자 비용으로 인해 비메모리 반도체 산업은 분업화가 시작됐습니다.
어려운 산업 난이도로 인해 생긴 분업화
반도체 산업은 일반적인 산업과 달리 독점 기업도 매년 수조 원 ~ 수십 조 원 단위의 투자를 해야 합니다. 무어의 법칙이라고 한 번 들어본 적 있을 겁니다. 반도체는 매 년 크기가 작아지고 저장소는 많아지는 특이한 구조를 갖고 있습니다.
그래서 계속 개발을 해야 하고 생산 장비를 계속 바꿔줘야 합니다. 여기서 이미 진입 장벽이 어마어마해집니다. 웬만한 대기업들도 이 비용을 감당할 수가 없었습니다. 그렇다고 매 년 투자를 했는데 경쟁사에게 밀려 수익이 없다면 기업이 끝나버립니다.
그래서 결국 반도체 기업들은 자신의 제조 공장을 버리게 됩니다. 설계만 하겠다는 거죠. 설계만 해도 난이도가 어렵고 비용이 어마어마한데 여기서 생산까지 해버리면 감당이 불가능합니다. 반도체 뉴스 보면서 팹(fab), 팹리스(fabless) 이런 단어 들어보셨죠? fab은 제조를 의미하는 단어 입니다. fabless는 제조가 없다는 뜻이죠.
대표적인 팹리스 기업은 애플, 테슬라, 퀄컴, 엔비디아, AMD 등이 있습니다. 이들은 자사의 제품에 들어갈 반도체를 오로지 설계만 하는 기업들 입니다.
자연스럽게 생겨난 파운드리 반도체 기
설계도만 있으면 반도체를 생산할 수가 없죠? 그래서 자연스럽게 저 기업들의 반도체 설계도를 받아서 생산만 해주는 파운드리 반도체 기업(위탁 생산 기업)이 생겼습니다. 대표적인 기업이 바로 그 유명한 TSMC 입니다.
삼성전자도 물론 위탁 생산 사업을 옛날부터 하고 있었습니다. 하지만 삼성전자의 주력 반도체가 메모리 반도체여서 거기에 집중 하느라 위탁 생산에서는 아직 힘을 못쓰고 있습니다.
최근에 TSMC가 급부상 하는 이유는 현재 세계가 4차 산업 혁명의 흐름으로 가고 있기 때문입니다. 메모리는 단순 기억 장치 반도체이고 비메모리는 연산, 처리, 알고리즘에 사용하는 반도체여서 비메모리 반도체의 중요성이 더 높아지고 있습니다.
위 내용을 요약해보자면 비메모리 반도체는 설계와 생산을 동시에 하기 너무 어려웠습니다. 그래서 생산 공장을 가지고 있지 않은 팹리스 기업(애플, 테슬라)과 제조 공장만 가지고 있는 위탁 생산 기업(TSMC)이 자연스럽게 분업을 하게 됐습니다.
이제는 중요한 위치로 바뀐 파운드리 반도체 기업
최근에 TSMC나 삼성 같은 반도체 생산 기업이 계속 언급되는 이유가 이제는 생산 업체가 갑이 돼서 그렇습니다. 무어의 법칙으로 인해 매년 반도체는 작아지고 저장소는 많아져서 생산 난이도 자체가 엄청나게 올라갔습니다.
애플, 테슬라, AMD 같은 기업들이 자사의 필요한 반도체를 설계 하고 이걸 그대로 생산할 수 기업이 TSMC, 삼성 말고는 거의 없다고 보면 됩니다. 옛날에는 반도체 생산이 힘들고 돈도 많이 들어서 하청 느낌으로 동아시아에서 하던 사업이었습니다.
하지만 이제는 분업화 한 지 너무 오랜 시간이 지났고 생산 기업도 대부분 경쟁에 밀려 도태되고 TSMC, 삼성은 그 시간 동안 생산 노하우, 기술 축적이 엄청나게 돼서 기술 특허권이 있는 미국조차 생산을 따라잡기가 힘들어졌습니다. 그래서 TSMC와 삼성전자에게 생산 공장을 미국에 지으라고 미국이 거의 반 협박하고 있습니다.
설계와 생산을 동시에 하는 삼성전자는 뭔가요?
삼성전자는 주력 반도체인 메모리 반도체를 직접 설계하고 생산까지 합니다. 이게 가능한 이유는 메모리 반도체는 비메모리 반도체에 비해서 설계가 단순합니다. 그래서 메모리 반도체 산업에서 제일 중요한 것이 압도적인 원가 절감 입니다. 단순하니까 남보다 무조건 싸게 팔아야 하죠. 옛날에 삼성전자 치킨 게임 들어보셨죠?
치킨 게임을 한 이유가 메모리 산업이 상대적으로 단순해서 뛰어드는 기업이 엄청나게 많았습니다. 그래서 이들을 모두 죽이려면 치킨 게임을 했어야 했죠. 그 결과 삼성은 메모리 산업에서 1위를 하고 돈을 쓸어 담고 있습니다.
하지만 메모리 산업이 단순한 만큼 도전자는 계속 생겨나고 있습니다. 대표적으로 중국이 반도체 굴기를 선언하면서 삼성전자를 넘어서려고 도전하고 있죠. 제 생각에 삼성이 지금 파운드리 반도체 산업에 어마어마한 투자를 하고 있는 이유가 결국 메모리 쪽은 중국에게 따라잡힐 수 밖에 없다고 생각하는 것 같습니다.
글을 다 읽고 제가 첨부해드린 다큐멘터리를 보면 더 이해가 잘되고 재밌을 겁니다.
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