[애플 쇼크웨이브](30)TSMC 배신자, 미국을 뒤흔들다

TSMC 출신 량멍쑹, 미국 반도체 규제 뚫어내
7나노 칩 생산 성공,추락하던 中 화웨이 구해
삼성·SMIC 거치며 TSMC에 일격 가하기도

편집자주[애플 쇼크웨이브]는 애플이 반도체 시장에 뛰어들며 벌어진 격변의 현장을 살펴보는 콘텐츠입니다. 애플이 웬 반도체냐고 생각하실 수 있습니다. 애플은 이제 단순히 스마트폰과 컴퓨터를 만드는 회사가 아닙니다. 고 스티브 잡스 창업자에서부터 시작된 오랜 노력 끝에 애플은 모바일 기기에 사용하는 세계 최고 수준의 반도체를 설계해 냈습니다. PC 시대에 인텔이 있었다면, 애플은 모바일 시대 반도체 생태계 최상위 포식자가 됐습니다. 세계적인 반도체 공급망 위기와 대규모 반도체 생산라인 설비 투자가 이뤄지는 지금, 애플 실리콘이 불러온 반도체 시장의 격변과 전망을 꼼꼼히 살펴 독자 여러분의 혜안을 넓혀 드리겠습니다. 애플 쇼크웨이브는 매주 토요일 독자 여러분을 찾아갑니다. 40회 이상 연재 후에는 책으로 출간합니다.

"그는 마법의 손길을 지닌 칩 마법사다. 부실한 사람들도 챔피언으로 만들 수 있다. 고집이 세서 갈등을 일으키고 다시 (반도체 업계에서) 자유계약선수(FA)가 되곤 한다.(월스트리트 저널)

미국의 반도체 수출 규제 대상이 된 중국 화웨이(Huawei)가 7나노 공정으로 생산한 SoC와 5세대 통신(5G) 칩을 사용한 스마트폰 '메이트 60 프로'를 선보였다.

TSMC와 애플이 첫 3나노 공정 칩을 사용한 아이폰15 출시에 앞서 선수를 친 것이다. 미국이 발칵 뒤집힐 정도의 사건이었다. 중국 이런 상황을 즐기고 있다. 지나 러몬도 미 상무부 장관의 방중에 맞춰 등장한 메이트 60 프로는 중국 반도체 산업의 힘을 보여주는 히든카드였다.

메이트 60 프로는 중국의 자신감을 한껏 끌어올렸다. 중국 정부는 공무원과 국유 기업 직원들에게 업무상 아이폰을 사용하지 말라는 지침을 내리고 있다고 한다. 이 여파로 애플은 물론 TSMC의 주가는 약세를 면치 못하고 있다.

시계를 되돌려 2015년으로 가보자. 당시 삼성이 TSMC를 추월해 14나노 공정을 시작, 전 세계 반도체 업계를 놀라게 한 일이 있었다.

이 두 사건의 이면에도 반도체 업계 풍운아가 자리 잡고 있다. TSMC 출신인 량멍쑹(Liang Mong Son) 중국 SMIC 최고경영자다. SMIC는 중국의 파운드리 업체다.

월스트리트 저널은 량멍쑹에 대해 이렇게 표현했다.

"그는 마법의 손길을 지닌 칩 마법사다. 부실한 사람들도 챔피언으로 만들 수 있다. 고집이 세서 갈등을 일으키고 다시 (반도체 업계에서) 자유계약선수(FA)가 되곤 한다."

량멍쑹은 애플 쇼크웨이브 28편에서 모리스 창을 좌절시켰던 인물이다. 아니, 어쩌면 창이 량멍쑹에게 빚을 진 것일 수도 있다. 창이 TSMC를 지금의 위상으로 만드는 데 큰 역할을 한 것이다.

중국 네티즌들은 중국산 반도체를 사용한 화웨이 스마트폰 메이트 60 프로 공개를 즈음해 방중한 지나 러몬도 미 상무부장관을 조롱하는 밈을 유행시켰다.

량멍쑹, 가는 곳마다 반도체 집적화에 집착

반도체 생태계에서 혁명가 수준의 천재들은 한 기업에서만 머물지 않아 왔다. 최초의 트랜지스터가 탄생한 벨연구소(Bell Lab)를 벗어난 '8인의 배신자'가 페어차일드(Fairchild)를 세웠고, 페어차일드는 다시 인텔(Intel)과 AMD를 탄생시켰다.

애플 실리콘의 '캡틴' 조지 스루지도 IBM과 인텔 출신이다. 최근 삼성의 투자를 받은 텐스토렌트의 짐 켈러(Jim Keller)의 이력서는 화려하기 그지없다. 그는 DEC, 브로드컴, PA세미, 애플, AMD, 인텔, 테슬라를 거치며 수십 년째 반도체 업계의 풍운아로 명성을 얻고 있다.

텍사스인스트루먼트(Texas Instruments. 이하 TI) 출신인 모리스 창 TSMC 창업자도 미국에서 확보한 기술력과 인맥을 쏟아부어 TSMC를 탄생시켰다.

창은 TI에서 반도체 전문가로 우뚝 섰지만 정말 그럴까. 반도체 업계에서 TI의 위상은 1970년대 중반 이후 급전직하했다. 창이 주력했던 게르마늄 트랜지스터와 TTL은 반도체 시장의 주연에서 조연으로 밀려났다.

집적회로(IC) 시대에 이어 등장한 새로운 칩이 세상을 지배하기 시작했다. 인텔이 1971년 4004, 1974년 8080, 1976년 8086 마이크로프로세서를 내놓으며 새로운 시대를 열었지만, TI는 제자리걸음에 그쳤다. 반도체 사업의 흐름이 꺾이면서 창도 TI에서 계산기와 완구를 생산하는 한직으로 밀려났다. 이런 저간의 사정을 보면 창을 마이크로프로세서 시대의 전문가라고 부를 수는 없다. 그런 그가 미국 반도체 업계에서 밀려난 것도 당연할 수 있다. 창의 혁신성은 팹리스(Fabless)의 성장을 내다보고 파운드리(Foundry)라는 신산업을 만들어낸 혜안에 있을 것이다.

그런다면 TSMC의 기술 기반은 누가 닦은 것일까. 2003년 TSMC가 IBM을 제치고 130나노 공정에서 업계 선두로 치고 나갈 수 있었던 데서 힌트를 찾을 수 있다. 바로 량멍쑹이다. 량멍쑹과 TSMC는 IBM의 기술 제공 제안을 거절하고 자체 개발에 성공했다.

IBM에서 알루미늄을 대체한 반도체 구리 배선 공정을 발전시킨 이는 현 리자 수 AMD 최고경영자다. 수가 만든 반도체 공정에 날개를 단 건 량멍쑹을 보유한 TSMC였다. '진정한 남자라면 팹(FAB)이 있어야 한다'는 말로 대변됐던 AMD가 지금은 수가 만든 구리 공정을 발전시킨 TSMC에 칩 제조를 맡기고 있다는 것도 반도체 산업의 흐름을 보여주는 예로 볼 수 있다.

량멍쑹은 창의 낙점을 받지 못하고 TSMC 경영자 경쟁에서 밀려난 후에는 삼성으로 넘어와 2015년 세계 최초로 14나노 반도체 공정을 성공시켰다. 량멍쑹은 2017년에는 중국 SMIC로 향했다. 그리고 이번에는 자신에게 반도체를 알려준 미국에 제대로 된 경고장을 날렸다.

량멍쑹은 미국의 규제에 발맞춰 중국 반도체에 사형선고를 내리려던 TSMC와 창에도 진정한 도전장을 던졌다.

TSMC 법률 고문을 지낸 리처드 써스턴은 WSJ과의 인터뷰에서 "그는 매우 재능 있는 과학자이자 엔지니어였다. 기억력이 뛰어나고 체계적이었다"고 설명했다.

량멍쑹, 미국 규제의 빈틈을 찾아내다

화웨이가 애플도 어려움을 겪는 5G 통신용 칩을 개발하고 EUV 장비가 없이도 7나노급 반도체를 생산한 배경을 살펴보자. 량멍쑹은 반도체 업계 투신 이후 미세공정 진화에 매진해왔다. 모리스 창과 TSMC는 한때 태양광 발전 등에 한눈을 팔기도 하며 량멍쑹과 갈등했다.

많은 전문가들이 화웨이 '메이트60 프로' 스마트폰에 사용된 핵심 칩이 중국에서 생산된 것임을 밝히고 있다. 사진=X

화웨이와 SMIC는 량멍쑹의 손을 들어줬고 결국 일을 냈다. 한때 SMIC 주주들도 량멍쑹에게 반발했지만, 반란은 성공하지 못했다.

메이트 60 프로에 들어간 칩 '기린 9000S'는 화웨이의 반도체 설계 자회사인 하이실리콘(Hisilicon)이 설계하고 파운드리 업체인 SMIC가 생산을 맡았다. 당초 계획은 TSMC 생산이었다. 미국 국적도 있는 창은 미국의 대중 반도체 규제에 부응했다. 화웨이가 미국의 대중국 5G 칩 수출 규제를 뚫고 초고속 5G 통신이 가능한 전화기를 선보이려면 자체 설계 외에는 방법이 없다. 메이트 60 프로의 배터리 사용 시간을 늘리고 성능을 높이기 위해서는 10나노 이하 공정이 필요했다.

7나노 공정은 통상 10나노 공정의 연장선으로 여겨진다. 당연히 미세한 회로 선폭을 웨이퍼에 그릴 수 있는 네덜란드 ASML의 극자외선(EUV) 노광기가 필요하다. 네덜란드 ASML은 10나노 이하 반도체 생산에 필수적인 극자외선(EUV) 장비를 독점적으로 공급하는 업체다. 미국은 중국이 14나노 이하 반도체 생산에 나서는걸 막겠다면서 ASML의 EUV 장비 수출을 규제했다.

그런데 SMIC가 7나노 공정 칩을 생산했다는 신호는 이미 포착됐었다. 2022년 7월 SMIC가 가상화폐 채굴에 쓰이는 칩을 7나노 공정으로 생산했다는 캐나다 분석기관 테크인사이츠의 분석이 나왔다. 당시에도 미국에서 우려가 나왔지만 기린9000S가 메이트 60 프로에 사용되며 우려는 현실이 됐다.

반도체 분석 기관 세미애널리틱스의 딜러 페이털 창업자는 중국이 보유한 장비로도 7나노 이하 제품도 생산할 수 있다고 진단했다.

구형 심자외선(DUV) 노광기로 여러 번 작업하면 7나노급 반도체 회로를 그릴 수 있기 때문이다. TSMC도 활용하는 멀티패터닝 기술이다. SMIC는 과거 TSMC가 했던 것처럼 노광 작업을 4번 이상 시행해 7나노급 공정을 성사할 수 있었던 것으로 파악된다.

중국은 DUV를 집중적으로 사들였다. 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 2023년 1~7월 사이 중국은 ASML의 DUV 장비를 25억달러어치나 수입했다. 전년동기 대비 약 65%나 급증한 규모다. 이쯤이면 사재기라고 해도 무방하다. 중국 기업들이 DUV 장비를 끌어모은 데는 그만한 이유가 있었다.

화웨이와 SMIC는 중고 DUV 장비도 사들였다고 한다. 미국의 규제는 ASML과 일본 도쿄일렉트론이 생산한 새 장비에만 미쳤다. 중고 장비는 규제에서 빠져있었다.

ASML은 DUV 장비가 연말까지만 중국에 인도될 것이라고 밝혔지만 소 잃고 외양 고치는 격이다. 이미 중국이 충분한 규모의 DUV를 확보한 뒤다. 규제의 실효성이 떨어진다. ASML이 기존 장비에 대한 ASML의 애프터 서비스를 규제했다면 상황이 달라질 수도 있었지만, 이 역시 공염불이었다.

미국이 강력한 규제에도 발전한 중국 반도체에 놀랐다고 하지만 이쯤 되면 미국의 오판이었다는 것을 알 수 있다. 이 정도면 될 거라는 규제는 중국에 통하지 않았다. 한 반도체 전문가의 집착이 미국을 뒤흔든 셈이다.