By WILL KNIGHT, WIRED US

스마트폰부터 검색엔진, 그리고 유전자 염기 서열 분석까지 미국이 선보인 각종 혁신은 불가능할 정도로 복잡하면서도 완벽하게 삭각된 웨이퍼를 기반으로 한다. 그러나 반도체 일부는 실제로 미국에서 양산된다. 2019년 기준 전 세계에 판매된 칩 중, 미국에서 제작된 칩은 단 12%로, 1990년 기준 37%에서 대폭 감소했다.

지난 수십 년간 미국의 반도체 생산은 큰 문제가 아닌 것처럼 보였다. 다수 미국 기업이 첨단 칩 설계 부문에서 선두라는 입지를 차지함과 동시에 가장 가치 있고, 뛰어난 공정 능력을 자랑했다.

이제는 미국이 선두를 달리던 상황이 달라졌다. 코로나19가 원인이 된 공급망 파괴와 중국의 등장과 함께 심화된 기술 경쟁이 미국 업계 지도자와 정치인 모두 미국이 칩 설계 능력을 선보이는 것을 넘어서 칩을 직접 제작해야 한다고 주장하는 결정적 계기가 됐다.

7월 13일(현지 시각), 지나 레이몬도(Gina Raimondo) 미국 상무부 장관은 워싱턴DC에서 “미국이 반도체 국내 생산량을 늘리지 않는다면, 국가 안보에 위험이 될 것”이라고 주장했다.

레이몬도 장관은 미국 인공지능 국가안보위원회(National Security Commission on Artificial Intelligence)가 후원하는 글로벌 신흥 기술 서밋(Global Emerging Technology Summit) 연설을 통해 미국의 전체 시장 점유율이 미국 국가 안보 위험이라는 사실 일부를 보여준다고 말했다. 레이몬도 장관은 “또 다른 조사 통계에서 지금 당장 최첨단 칩의 미국 생산율이 0%라는 사실이 드러났다. 이는 더 경각심을 가져야 할 문제라고 생각한다”라고 강조했다.

레이몬도 장관이 지적한 사항은 문제는 심각한 문제가 될 수 있다. 가장 복잡하면서 강력한 성능을 지닌 컴퓨터 칩이 대대적인 경제적 가치와 경쟁력 확보 이익이라는 결과로 이어질 것으로 보이는 인공지능(AI)과 5G 등 최첨단 기술 발전을 촉진하기 때문이다. 레이몬도 장관은 “모든 개인 기업가나 대기업 모두 제품 생산을 위해 반도체가 필요하다”라고 언급했다.
 
바이든 행정부는 미국 칩 업계 강화에 나설 것임을 암시했다. 반도체 업계에 향후 2026년까지 5년에 걸쳐 약 520억 달러를 지원하는 ‘미국 칩 생산 법안(The CHIPS for America Act)’을 국방수권법(National Defense Authorization Act)의 일부로 추진하는 방안이 통과됐다. 또, 상원 의회는 자금 지원 할당 시행 법안을 통과시켰으며, 하원의 법안 시행을 기다리는 중이다.

최첨단 칩은 물리학적으로 매우 제한된 가공 기법을 이용해, 극도로 뛰어난 공학 기술을 이용해 나노미터 크기의 부품을 제작한다. (1나노미터는 사람 머리카락의 약 10만 분의 1이다.)
 
최근 몇 년간 첨단 칩을 제작하는 기업의 수가 감소했으며, 최첨단 제작 지역은 아시아 지역을 옮겨갔다. 2021년 4월, 미국 반도체산업협회(Semiconductor Industry Association)와 보스턴 컨설팅 그룹(Boston Consulting Group)이 함께 발표한 보고서를 통해 최첨단 반도체 생산 공정(10나노미터 미만 공정) 대부분이 아시아에서 생산이 이루어진다는 결과가 나왔다. 92%는 대만에서, 나머지 8%는 한국에서 생산된다.

시장 분석 기업 VLSI 리서치(VLSI Research) CEO 댄 허치슨(Dan Hutcheson)은 1980년대, 서킷 설계 작업을 포함한 매우 오랜 시간이 걸리는 작업을 자동화할 수 있는 전자 설계 자동화가 급부상하면서 반도체 생산 지역이 미국 외 지역으로 이동하기 시작했다고 말한다. 퀄컴과 브로드컴, 엔비디아 등 칩 설계 작업을 하지만, 칩 제작은 하지 않는 시스템 반도체 전문 설계 기업(fabless semiconductor)이 새로이 등장했다. 그와 동시에 파운드리로 알려진 여러 기업이 칩 생산 전문 기업으로 떠올랐다.

허치슨은 “반도체 엔지니어가 아니어도 칩 설계를 할 수 있다. 그와 동시에 생산 비용이 매우 비싸 소기업에서는 칩 생산을 엄두도 내지 못하게 되었다”라고 설명했다.

허치슨에 따르면, 2015년경, 중국이 첨단 칩 자체 제작에 거액을 투자한다는 계획을 발표하자 미국 국방성은 중국의 첨단 칩 자체 생산이 미국에 의미하는 바를 우려하기 시작했다. 허치슨은 “당시 시장 조사라는 본업을 하는 날보다 국회에 간 날이 더 많았다”라고 말했다.

물론, 미국에도 주요 칩 제조사가 있으며, 대표적인 기업으로 주로 인텔을 언급할 수 있다. 그러나 첨단 칩 제조 기법을 둘러싼 여러 차례의 고비와 모바일 컴퓨팅 및 AI 급부상 예측 실패 때문에 인텔은 대만의 TSMC와 한국의 삼성 등 경쟁사에 밀리게 되었다.

인텔 신임 CEO인 팻 겔싱어(Pat Gelsinger)는 다른 여러 분야의 칩 생산을 위한 파운드리 사업 진출을 비롯해 인텔이 과거의 명성을 되찾기 위한 계획을 발표했다. 그러나 현재 인텔이 TSMC에 칩 일부를 위탁 생산하는 굴욕적인 상황 때문에 성공을 보장하기 어렵다.

코로나19 확산세도 미국의 칩 제조 능력 부족 문제에 주목하게 된 계기로 작용했다. 전 세계 공급망 파괴와 불확실한 경제 상황이 차량 제조 업계와 가전제품 제작 업계 등 여러 업계에 걸쳐 사용하는 저가 반도체의 대대적인 공급 부족 사태를 촉발했다.

칩 제작의 국가 안보 여파를 연구하는 조지타운대학교의 보안 및 신흥 기술 센터(Center for Security and Emerging Technology) 소속 애널리스트인 윌리엄 헌트(William Hunt)는 최근의 칩 부족 사태가 미국 정부에 반도체 국내 생산 능력 투자를 촉구하게 되었다고 말한다. 그러나 헌트는 첨단 반도체 제작에 투자가 이루어지도록 하는 것이 중요하다고 경고한다. 그는 대만과 한국은 정부 차원의 보조금 지원 덕분에 주요 첨단 파운드리 사업 구축 및 운영 비용이 미국보다 25~30% 더 저렴하다는 사실에 주목한다.

레이몬도 장관은 국방수권법에서 칩 제조 시설을 위해 국회에서 520억 달러의 예산을 별도로 지원하지 않을 것을 우려한다. 레이몬도 장관은 “의회에서 칩 제조 부문에 투자하지 않을 것을 항상 우려한다. 게다가 의회가 실제 투자가 필요한 만큼 충분히 빠른 속도로 문제를 처리하지 않는 듯하다”라고 말했다.

** 위 기사는 와이어드US(WIRED.com)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)

<기사원문>
The US Needs to Get Back in the Business of Making Chips