반도체는 왜 만들기 어려운가: 인도의 도전 해설

반도체는 설계, 마스크 제작, 팹 제조로 이어지는 복잡한 흐름으로 만들어지며, 미세화와 파운드리 분업이 산업 구조를 바꿔 놓았다. 팬데믹과 AI 수요로 생산 집중 문제가 부각됐고, 인도는 과거 시도의 한계를 딛고 제조 역량을 키우려 하고 있다.

⏱ 00:00휴대폰, 결제, 자동차 등 일상의 거의 모든 기기가 반도체에 의존하고 있으며, 각국이 이 산업을 통제하려고 막대한 예산을 쓰고 있다는 문제의식으로 시작한다. 인도 역시 제조 역량을 키우고 글로벌 기업과 협력하려 하지만 현재 위치와 전망은 무엇인지 묻는다.

이어 Renesas Electronics의 아키텍트인 Gaurav Goyal이 23년 넘는 업계 경력을 바탕으로 해설을 맡는다.

⏱ 01:07반도체는 소프트웨어가 실제로 동작하도록 뒷받침하는 하드웨어의 지능 계층이다. 정수기 안의 마이크로컨트롤러, 냉장고, 수백 개의 칩이 들어가는 자동차처럼 생활 곳곳에 쓰인다.

제조는 크게 설계와 팹(fab) 제조 두 단계로 나뉜다. 설계 단계에서는 기능 명세를 병렬 실행 성격의 코드로 기술하고 여러 도구를 거쳐 마스크의 기하학적 정보를 만든다. 이 정보가 팹으로 넘어가 마스크가 제작되고, 마스크는 빛을 선택적으로 통과시키는 체에 비유된다. 실리콘 웨이퍼 위에 빛과 불순물을 가해 트랜지스터와 그 연결 구조를 새기며, 이 연결이 칩의 기능을 결정한다.

⏱ 05:00초기 180나노미터 공정에서는 나노미터 값이 트랜지스터의 실제 크기를 가리켰지만, 지금은 물리적 치수라기보다 공정 세대를 나타내는 이름에 가깝다.

세대가 바뀌면 트랜지스터가 작아지고, 그만큼 더 빠르고 에너지 효율이 높아지며, 같은 웨이퍼에서 더 많은 칩을 뽑거나 한 칩에 더 많은 트랜지스터를 넣을 수 있다. 웨이퍼 크기는 300mm로 고정되어 있어 미세화가 곧 생산성과 집적도 향상으로 이어진다.

⏱ 07:00과거에는 대부분의 반도체 회사가 자체 팹을 가졌지만, 공정이 미세해지면서 제조 난도와 비용이 치솟아 설계만 하는 회사가 늘었다. 1980년대 초 대만이 설계는 고객이 맡고 제조만 전담하는 파운드리 모델을 내놓았고, 이것이 TSMC 성장의 바탕이 되었다.

현재 팹 건설에는 100억~200억 달러 이상이 들고 24시간 가동이 필요해 소수 기업만 남았다. 발표자는 대만이 세계 칩 생산의 60% 이상을 담당한다고 설명하며, 팬데믹 당시 이 집중이 공급망 취약성으로 드러나 자동차 생산 차질로 이어졌다고 말한다.

⏱ 11:13AI 확산은 알고리즘 발전뿐 아니라 GPU 같은 고성능 칩의 연산 능력 덕분에 가능해졌다. 수십억 개의 파라미터를 가진 모델은 연산뿐 아니라 데이터를 저장하는 메모리 수요까지 크게 늘린다.

그 결과 GPU, CPU, 메모리 전반에서 공급 부족이 나타나고 있으며, 발표자는 닷컴 시기 이후 보기 드문 수요 상황이라고 평가한다.

⏱ 12:45진행자는 인도가 필요한 반도체의 약 95%를 수입에 의존한다고 언급한다. 1980년대 Mohali의 SCL 팹은 국방과 우주 등 전략 목적 중심의 소규모 설비였고, 1989년 화재로 1997년까지 가동이 멈추면서 세계 기술 흐름에서 뒤처졌다.

2007~2010년경에는 Intel, AMD 같은 대형 기업을 하이데라바드와 벵갈루루 일대에 유치하려 했으나 성사되지 않았다. 이어 2016년경 더 정교한 두 번째 시도가 있었다고 이야기가 이어지지만, 영상은 이 대목에서 끝나 이후 결과는 자막에 담기지 않았다.