인텔이 TSMC에 칩을 맡기는 이유: 2나노와 수율의 벽

TSMC의 2나노 공정은 실제 치수가 아니라 세대를 나타내는 명칭이며, 같은 전력에서 더 빠르거나 같은 속도에서 전력을 덜 쓰는 효과를 내세웁니다. 최첨단 칩 생산은 ASML의 EUV 장비에 의존하지만, 장비를 들여와도 수율을 높이려면 오랜 생산 경험이 필요하다는 점이 핵심입니다. 삼성과 인텔의 추격 현황과 TSMC의 경쟁력 요인도 함께 정리합니다.

⏱ 00:00TSMC의 최신 칩 공정은 '2나노'로 불리지만, 칩 안의 어떤 구조물도 실제로 2나노 크기를 갖지 않습니다. 이 숫자는 과거 실제 치수와 맞던 시절의 명명이 남은 것이고, 20여 년 전부터는 특정 측정값이 아닌 세대를 구분하는 라벨에 가깝습니다. 숫자가 작아질수록 더 새로운 세대이며, 같은 면적에 더 많은 스위칭 소자를 넣을 수 있다는 뜻입니다.

새 세대의 효과로는 TSMC가 밝힌 수치가 소개됩니다. 같은 전력에서 이전 세대보다 10~15% 빠르거나, 같은 속도에서 전력을 25~30% 덜 쓴다는 주장입니다. 휴대폰에서는 배터리 시간, 데이터센터에서는 전기요금에 직결되는 차이라고 설명합니다. TSMC는 작년 말 양산을 시작했고, 직전 분기 웨이퍼 매출의 약 8%를 차지했다고 합니다.

⏱ 01:32미세한 회로를 찍으려면 극자외선(EUV) 빛을 쓰며, 파장은 13.5나노미터입니다. 이 장비는 네덜란드 ASML만 만들며, 최첨단 칩을 생산하는 TSMC, 삼성, 인텔이 모두 여기서 장비를 들여옵니다. 빛은 주석 액적에 레이저를 쏘아 고온 플라즈마를 만들어 얻고, 이 과정이 초당 최대 5만 번 반복된다고 합니다.

장비 가격은 2022년 ASML 최고경영자가 한 대당 최대 2억 달러라고 언급했고, 신형 모델은 약 3억 5천만 유로 수준으로 보도됐습니다. 이는 공개된 발언과 보도에 근거한 수치입니다. 장비를 살 수 있어도 같은 장비가 같은 결과를 내지는 않는다는 점이 이 영상의 전환점입니다.

⏱ 02:52웨이퍼 한 장에 여러 칩이 찍히고, 그중 정상 칩의 비율을 수율이라고 합니다. 수율이 낮으면 비싼 웨이퍼 한 장의 상당 부분을 버려야 하므로 비용이 크게 늘어납니다. 증착, 식각, 세정 등 수많은 공정 단계에서 작은 먼지나 온도의 미세한 변동만으로도 칩이 불량이 될 수 있습니다.

결국 수율은 수백만 장의 웨이퍼를 생산하며 문제를 고쳐 나가는 과정에서 쌓이는 경험의 산물이라고 정리됩니다. 고객이 자신의 제품을 맡길 만큼 신뢰하는 것도 이 누적된 실적에서 나온다는 설명입니다. 영상은 기업들의 수율 수치가 공식 발표되지 않았고, 떠도는 수치는 검증되지 않아 사용하지 않았다고 밝힙니다.

⏱ 04:06TSMC는 올해 신규 공장과 장비에 600억~640억 달러 규모의 예산을 잡았다고 합니다. 미국 내에서만 1650억 달러를 투자할 계획이며, 여기에는 공장 6곳, 패키징 공장 2곳, 연구센터 1곳이 포함된다고 소개됩니다. 다만 미국 투자액은 단년도 지출이 아니라 계획 규모라는 점이 짚어집니다.

경쟁하려면 이런 규모의 투자를 매년 이어가면서 생산 경험과 고객 신뢰도 함께 쌓아야 한다는 것이 영상의 정리입니다. 자금만으로는 살 수 없는 요소가 많다는 점이 강조됩니다.

⏱ 04:52삼성은 2022년 6월 새로운 형태의 트랜지스터를 적용한 3나노 칩 생산을 시작했다고 보도됐습니다. 작년 7월에는 테슬라와 텍사스 생산 계약을 맺었다는 내용도 소개됩니다. 그러나 올해 2분기 기준 수탁생산(파운드리) 시장 점유율은 삼성이 5.9%, TSMC가 72.5%로 제시됩니다. 먼저 만드는 것과 고객의 신뢰를 얻는 것은 다르다는 뜻입니다.

인텔은 작년 파운드리 사업에서 약 103억 달러의 손실을 봤다고 합니다. 특히 인텔의 일부 노트북 칩(Lunar Lake)은 TSMC에서 생산된다는 점이 언급됩니다. 인텔은 큰 외부 고객을 확보하지 못하면 차세대 생산을 멈출 수 있다는 가능성을 공시에서 밝힌 것으로 소개됩니다.

⏱ 06:27영상이 제시한 첫째 요인은 생산 경험입니다. TSMC는 작년 534개 고객사를 위해 1만 2682개 제품을 만들었다고 합니다. 둘째는 파운드리 전문성으로, 자체 칩을 팔지 않아 고객사와 경쟁하지 않는다는 점입니다. 삼성이나 인텔이 자체 제품을 판매하는 것과 대비됩니다. 셋째는 투자 재원으로, 올해 3분기 매출이 467억 달러였고 이것이 다음 장비 투자의 재원이 된다고 설명합니다.

영상은 누구나 같은 장비를 살 수 있지만, 매일 수백 고객을 위해 양품을 뽑아내는 능력은 TSMC 규모에서 쌓인 수년의 경험이 필요하다고 정리합니다. 다음 편에서는 TSMC의 성장 과정을 다룰 예정이라고 예고합니다.