TSMC, 일본 두 번째 반도체 공장으로 총 30조원 이상 투자

 (finance.yahoo.com)
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  • TSMC는 일본 구마모토에 두 번째 반도체 공장을 짓고 2027년 말 가동을 목표로 하며, 일본 사업 총투자를 약 200억 달러($20b) 이상으로 늘릴 예정임
  • 새 공장은 TSMC가 다수 지분을 가진 Japan Advanced Semiconductor Manufacturing이 맡아 고객 수요 증가에 대응함
  • 두 공장이 모두 가동되면 구마모토 거점은 월 12인치 웨이퍼 10만 장 이상 생산능력을 갖추고 자동차·산업·소비자·고성능 컴퓨팅 용도에 공급될 예정임
  • 일본 정부는 규슈 확장을 반도체 제조 기반 재건과 칩 공급 안정성 확보의 핵심 축으로 보고 있음
  • 최첨단 제조 대부분은 대만에 남기되, TSMC는 미국 Arizona와 독일 등으로 해외 생산 거점을 넓히고 있음

구마모토 두 번째 공장 계획

  • TSMC는 일본에 두 번째 반도체 공장을 건설하고 2027년 말까지 가동을 시작할 예정임
  • 이번 결정으로 일본 사업 전체 투자 규모는 도쿄 정부의 지원을 포함해 200억 달러 이상이 됨
  • 2021년에는 일본 남부 규슈 구마모토에 70억 달러 규모의 첫 반도체 공장을 짓겠다는 계획을 발표했음
  • 첫 일본 공장은 2월에 개소하고, 4분기에 양산을 시작할 예정임

생산능력과 공급 대상

  • 두 번째 공장은 TSMC가 다수 지분을 보유한 Japan Advanced Semiconductor Manufacturing이 구마모토에 건설함
  • 건설은 올해 말까지 시작될 예정임
  • 두 공장을 합친 구마모토 부지의 월 생산능력은 12인치 웨이퍼 10만 장 이상으로 예상됨
  • 생산분은 자동차, 산업, 소비자, 고성능 컴퓨팅 관련 애플리케이션에 쓰일 예정임
  • 생산능력 계획은 고객 수요에 따라 추가 조정될 수 있음

일본 사업 지분 구조

  • TSMC는 일본 사업에서 86.5% 지분을 보유함
  • 나머지 지분은 일본 기업들이 나눠 보유함
    • Sony Group: 6%
    • Denso: 5.5%
    • Toyota: 2%

일본 반도체 전략 속 TSMC

  • TSMC의 규슈 확장은 일본 정부가 반도체 제조 중심지 지위를 되살리고, 미국과 중국의 무역 긴장 속에서 칩 공급 안정성을 확보하려는 노력의 중심에 있음
  • 일본 반도체 제조 부문은 1980년대 세계 최대였지만, 지난 30년 동안 경쟁력을 유지하는 데 어려움을 겪었고 대만 제조업체 같은 경쟁자들이 성장했음
  • Reuters에 따르면 첫 공장 건설은 순조롭게 진행됐고, TSMC는 일본을 성실한 노동력과 상대하기 쉬운 정부가 있는 곳으로 보고 있음

대만 중심 유지와 해외 거점 확대

  • TSMC와 대만 정부는 회사의 최첨단 제조 대부분이 계속 대만에서 이뤄질 것이라고 밝혔음
  • 동시에 고객 수요에 대응해 글로벌 제조 거점을 확장하고 있음
  • 대표적인 해외 투자는 미국 Arizona에 두 개의 공장을 짓는 400억 달러 프로젝트임
    • 이 프로젝트는 미국 반도체 제조 역량 확대 계획을 지원함
  • 독일에도 첫 유럽 공장을 계획 중이며, 이 공장은 주로 자동차 산업에 공급할 예정임

주가와 수요 흐름

  • TSMC의 대만 상장 주식은 올해 들어 8.9% 상승했음
  • 같은 기간 더 넓은 지수 상승률은 0.9%였음
  • 상승 배경에는 인공지능 애플리케이션용 칩 수요 확대가 있음

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Hacker News 의견들

  • 예전부터 TSMC는 미국에 공장을 짓는 게 현실적으로 어렵다는 걸 이해했고, 장기적으로는 대만 상황이 틀어질 경우 일본으로 옮기는 걸 백업으로 보는 듯함
    팬데믹 때 일본은 공급망이 중국에 너무 의존적이고 비상시 자국 공장까지 수출 통제를 받을 수 있다는 걸 깨닫자, Iris Ohyama 같은 대기업 제조를 바로 일본으로 되돌렸음
    반면 미국과 유럽은 이런 얘기만 계속하고 실제 실행은 부족하며, 미국은 그래도 돈을 쏟아붓는 시도는 하는 편임
    TSMC는 대만 정부가 미국의 무역전쟁 정책을 정면으로 따라가면서 중국 시장을 잃었고, 한국 당국은 장기 예외를 얻어내려고 강하게 로비해 수익 상황을 되돌릴 수 있었음

    • 대만은 정말 진퇴양난임. 홍콩에서 벌어진 일을 봤고, 이제 Xi의 중국에 다시 합류하고 싶어 하지 않음
      그래서 중국에 합류하지 않으면 침공 위협을 받는 처지이고, 이를 막기 위해 미국에 의존함
      선택지를 보면 계속 존재하기 위해 미국을 택하는 게 놀랍지 않음
      오히려 대만 기업들이 중국에서 더 많이 철수하지 않는 게 이상하게 느껴짐
    • 주요 국가들은 모두 가능한 한 빨리 새 반도체 팹을 지으려 하고 있음
      최고 해상도 노광 장비를 만드는 ASML은 장비 주문이 400% 늘었음
      이건 “일본이냐 미국이냐”의 선택이 아니라, 미국도 일본도 유럽도 가능한 만큼 팹을 짓는 상황임
    • 독일 관련 Intel 계획은 바뀐 건가?
      https://www.intel.com/content/www/us/en/corporate-responsibi...
      “이는 Intel이 향후 10년간 유럽연합 전역의 반도체 가치사슬—연구개발부터 제조, 첨단 패키징까지—에 최대 800억 유로를 투자하려는 계획의 첫 단계”라고 되어 있음
      독일은 칩 제조사 지원에 220억 달러를 배정했지만, 전문가들은 EU에 5,000억 달러가 필요하다고 봄
      https://www.electronicsweekly.com/news/business/eu-chip-goal...
    • EU에서도 실제로 리쇼어링이 많이 진행 중이고, 비교적 조용할 뿐임
      2018년까지만 포함된 데이터베이스도 있음
      https://reshoring.eurofound.europa.eu/reshoring-cases
    • “미국에 공장을 짓는 게 현실적으로 어렵다”는 게 왜 그런지 알고 싶음

  • 반도체 산업 전체가 TSMC에 완전히 의존하고, TSMC 없이는 아무것도 못 돌아가서 지정학적으로 중요하다는 얘기를 자주 듣는데, 그렇다면 Intel이나 Arm은 이 그림에서 어디에 있는지 잘 모르겠음
    TSMC가 공급망의 다른 부분을 맡는다고 짐작하지만, 칩 제조는 위아래로 꽤 통합된 과정처럼 보임
    구체적으로 TSMC가 하는 일 중 다른 곳은 못 하는 게 무엇인지 궁금함

    • 현재 지구상에서 최첨단 칩 팹을 가진 곳은 TSMC뿐이고, 전부 대만에 있음
      Apple 신제품용 칩 전부, AMD 신제품 전부, Nvidia 신제품 대부분 등이 여기에 걸려 있음
      대부분의 회사는 칩을 설계하고 제조는 TSMC에 맡기는데, 팹 건설 초기 비용이 천문학적이기 때문임
      TSMC는 제조에 깊게 집중하고, 연구개발을 24시간 3교대로 돌려 사실상 불이 꺼지지 않는 운영을 하면서 우위를 얻었음
      팹 하나를 짓는 데 200억 달러 이상이 드는 수준이고, Intel이 따라잡으려 하고 있지만 아마 3~5년은 더 걸릴 가능성이 큼
      TSMC 팹이 파괴되면 사실상 모든 첨단 제품 출하가 몇 달 안에 멈출 정도임
    • 여기서 말하는 TSMC 의존이 많은 사람들이 생각하는 만큼 강하진 않다고 봄
      팹 역량 기준으로 Samsung은 TSMC보다 2년, Intel은 3~4년 뒤처져 있음
      2년치 진보를 잃는 건 좋지 않지만, TSMC가 없으면 세계가 기능하지 못한다는 수준은 아님
      물론 생산을 끌어올리는 데 몇 년은 필요하겠지만, 대만의 지정학적 상황이 하루아침에 바뀌는 것도 아니라고 봄
    • Arm은 자체 칩을 제조하지 않고 설계와 라이선스만 함
      Intel을 제외하면 사실상 나머지 대부분은 컴퓨팅 칩 제조에 TSMC를 씀
    • 예전에는 Intel이 모두보다 팹에서 앞서 있었고, 보통 1~2세대 앞선 상태가 최소 10년은 지속됐음
      그러다 크게 삐끗했음. 10nm 공정은 2016년에 나올 예정이었지만 대량생산은 2019년에야 시작됐고, 그 사이 TSMC가 따라잡고 추월할 기회를 얻었음
      TSMC는 2017년에 10nm 대량생산에 들어갔음
      Samsung은 대략 한 세대 뒤처져 있는데 정확한 이유는 잘 모르겠음
      AMD는 팹을 GlobalFoundries로 분사했고, 이 별도 회사는 최첨단 팹 사업에서 물러났음. 14nm 공정은 Samsung에서 라이선스했고, 7nm 공정은 완전히 취소했음
      최첨단 팹 비용이 계속 비싸지면서 많은 회사가 팹리스로 전환했음. TSMC는 다른 회사와 달리 자기 칩을 만들지 않아 경쟁 위협이 되지 않았고, 이게 TSMC 성공의 진짜 핵심임
      GlobalFoundries나 ON Semi 같은 회사들은 14nm 같은 구형 공정에서 물량을 채우고 있음. 최신 전력·성능이 필요한 칩은 전체 중 일부에 불과하고, 구형 공정은 낮은 설비투자와 훨씬 좋은 수율 덕분에 더 저렴함
      언젠가는 노광 장비도 3D 프린터처럼 틈새 시장으로 내려올 것 같음. 차고에서 직접 칩을 만들려는 해킹 사례도 있었고, 아직은 5~2,000개 트랜지스터 수준이지만 100만 개 트랜지스터짜리 맞춤 칩을 뽑아낼 수 있다면 꽤 흥미로울 것임
    • 이 질문은 기본적이지만 의외로 중요함. 먼저 Arm 같은 지식재산(IP) 회사가 있음
      이들은 명령어 집합 구조(ISA)인 x86, ARMv8부터 실제 CPU 설계인 Intel P-Core, E-Core, Skylake, AMD Zen 코어, 그리고 GPU, 네트워크, CPU 인터커넥트, DRAM 컨트롤러 같은 여러 IP를 가짐
      Arm은 TSMC나 특정 시장에서 쓰이는 다른 팹과 협력해 해당 팹과 공정 기술에 맞는 설계를 준비함
      아주 단순화하면, 여러 IP나 참조 설계를 사서 서로 이어 붙이고 TSMC에 보내 “이걸 찍어 달라”고 하는 구조임
      TSMC가 같은 시간 안에 남들이 못 하는 일은, 비용을 낼 의지만 있다면 업계 선도 기술, 즉 현재 가능한 가장 작은 트랜지스터로 제조해 주는 것임
      물론 TSMC가 필요 없는 칩도 많음. 자동차용부터 장난감, 전자제품, 단순 계산기에 들어가는 저가 반도체까지 아주 오래된 팹 공정으로도 충분한 칩이 많음

  • 이렇게 많은 자본 투자가 들어가고 물리 한계가 점근선에 가까워진다면, 20년 뒤에는 제조된 칩이 더 상품화되어 가격이 내려가고 경쟁도 늘 것 같음
    명함 주문하듯 마찰 없이 팹 생산을 주문할 수 있다면 정말 기대됨

    • 2차원 밀도는 한계에 가까워졌을 수 있지만, 3차원 방향으로는 이제 막 움직이기 시작한 수준임
      칩은 꽤 작고, 컴퓨터에 들어간 뒤 냉각해야 한다는 점과 단일 결함이 전체 칩 폐기로 이어지는 경우가 많다는 점 때문에 크기가 제한됨
      앞으로 개별 칩이 3D로 더 깊어지고 결함 허용성이 좋아져 더 커질 수 있으며, 칩렛, 다이-투-다이, 적층 같은 패키지 내 칩 결합 방식도 빠르게 발전할 것 같음
      가까운 미래에 파운드리 개발이 정체될 거라고 보긴 어려움. 오히려 AI가 새 칩 개발에 쓰이기 시작하면 더 빨라질 수도 있음
    • 일부 반도체 부문은 원래부터 그랬음
      LM317 전압 조정기를 누가 만드는지는 별로 신경 쓰지 않음. 그냥 상품이고, 업체들은 가격과 공급 가능성으로 경쟁함
      이런 구조가 반도체에서 여러 번의 호황·불황 순환을 만들었음
    • Canon의 새 노광 기술은 소량 생산을 훨씬 더 쉽게 만들 수 있음
      https://global.canon/en/technology/nil-2023.html
    • 7nm 이후, 어떤 사람들은 28nm 이후부터 모든 공정 미세화가 트랜지스터당 가격을 올렸음
      계속 더 작은 공정으로 간다면 가격 상승을 예상해야 함
      해결할 수 없는 물리적 한계에 도달했을 때야 가격이 정체되거나 내려갈 수 있고, 그때는 발전도 멈추게 됨
    • 오래됐지만 유용한 칩은 이미 이렇게 하고 있다고 생각했음
      오래된 팹을 사서 자동차나 보트 등에 들어가는 칩을 생산하는 제조사들이 있는 것으로 알고 있음

  • 6nm와 7nm 공정에 월 10만 장 웨이퍼 투입 능력임
    다른 투자자는 Sony, Toyota, Denso이고 이들이 주요 고객이기도 함
    대만은 이미 일본에 40nm, 28nm, 22nm, 16nm, 12nm 공정 기술을 쓰는 팹을 갖고 있고 월 5만 5천 장 웨이퍼 투입 능력으로 운영 중임

  • 소프트웨어 비대화 얘기를 많이 하지만, 방위 목적에서 칩이 실제로 얼마나 좋아야 하고 빨라야 하는지 궁금함
    지금 칩은 워낙 좋아서 2~3세대 뒤처져도 임무는 충분히 수행할 수 있을 것 같음

    • 이 칩들은 우선 민간 생산, 특히 자동차·항공기·선박 같은 국내 및 수출 수요와 밥솥부터 초인종까지 소비자 전자제품을 겨냥했을 가능성이 큼
      일본에는 다른 미국·EU 국가들보다 더 중요한 베팅이고, 경제의 핵심에 가까움
    • 우크라이나에서 추락한 러시아 미사일을 분해해 보면 여러 개의 소비자급 마이크로컨트롤러와 DSP를 쓰는 것으로 나타남
      서방 시스템 엔지니어라면 보통 이렇게 여러 칩과 연결을 복잡하게 쓰기보다 단일 항공우주·방위급 FPGA를 택했을 것임
      러시아식 접근이면 몇 세대 뒤처진 반도체 제조로도 쉽게 버틸 수 있음
      서방식 접근이면 최신 독점 제조사 지원 FPGA 도구를 계속 쓰기 위해 최신 상태를 유지하고 싶어짐
    • 레이더는 더 많은 연산력으로 계속 분석하고 개선할 수 있어 보임
      현대 전장에서 레이더가 눈과 귀라면, 가능한 많은 컴퓨터를 붙여 더 많은 표적을 찾고 구분하고 싶어짐
    • 전쟁은 경쟁이라는 점에서 반론도 타당함
      상대가 접근 가능한 칩보다 2~3세대 뒤처져 있다면, 상대는 그 격차를 활용하는 무기 체계를 설계하려 할 것임
    • 드론이 공중·지상·해상에서 인간 병사를 대체할수록, 최첨단 전자장비의 전략적 중요성은 줄기보다 커질 수 있음

  • 작년에도 TSMC 독일 공장 얘기가 있었음
    “TSMC to build US$11 billion chip manufacturing plant in Germany”
    https://www.scmp.com/news/china/article/3230440/tsmc-build-u...

  • 노광 장비들은 지진에 얼마나 강한지 궁금함
    정렬이 워낙 민감할 텐데

    • 장비가 부서지진 않겠지만, 진행 중인 웨이퍼를 망치고 재정렬이 필요할 수 있음
      정말 민감하기 때문에 팹 설계에 그런 점이 반영되어 있음
      마스크, 대물렌즈, 웨이퍼를 공압식 절연 장치 위에 띄우고, 특히 민감한 장비는 인접 장비나 발걸음의 영향을 막기 위해 팹의 나머지 부분과 개별적으로 분리하기도 함
      거의 모든 광학 실험실에서 볼 수 있는 일반적인 공압식 절연 장치 예시는 이것임
      https://www.newport.com/f/pneumatic-vibration-isolators-with...
    • 기억에 의존한 내용이라 틀릴 수도 있지만, 지진 대응은 가능함
      제조를 멈추고 장비를 재정렬한 뒤 다시 진행하면 됨
      2011년 일본 지진 때는 지진 진동이 일본 밖의 노광에도 영향을 줬고, 노광이 안정될 만큼 지구가 다시 가라앉는 데 시간이 걸렸음
      여진, 쓰나미, 지진 에너지의 잔향 같은 진동원이 모두 노광에 영향을 줄 수 있음
      더 큰 문제는 반도체 공급망 내부에 있음. 예전 기준으로 기본 웨이퍼의 상당수, 어쩌면 대부분이 일본에서 왔음
      주요 업체로 SUMCO와 Shin-Etsu가 있었고, 전력이 비교적 저렴하고 무엇보다 매우 안정적이어서 CZ 용광로를 대규모로 운영했음
      웨이퍼의 전 단계인 잉곳 성장은 몇 주에서 몇 달 단위로 걸리고 에너지를 매우 많이 쓰기 때문에 전력 안정성이 중요함
      지진 이후 전력 문제는 그 다음 1년가량 웨이퍼 공급에 큰 영향을 줬음
    • 대만도 일본처럼 불의 고리 위에 있고 지진이 낯선 곳이 아님
    • 지진에 강한 건물과 기초를 만드는 방법은 수십 년 전부터 알고 있음

  • 일본의 장점은 사람들이 한 직장에 오래 머물고 비용도 감당 가능하면서, 나라는 매우 첨단 기술과 교육 수준을 갖췄다는 점임
    미국보다 더 잘 맞는 조합처럼 보임
    TSMC 회장은 대만에서 인력을 10년씩 유지한다고 말했음

  • 왜 일본이고 EU 국가가 아닌지 흥미로움
    위험 측면에서는 중국이 대만을 공격할 경우 EU가 일본보다 더 안전한 선택 같음

    • “EU가 일본보다 안전하다”는 생각에는 동의하기 어려움
      NATO에 속한 EU 회원국은 일본과 마찬가지로 미국이 제공하는 안전보장을 받음
      일본은 공격받을 경우 미국이 보장하는 직접 동맹 조약이 있고, 우크라이나의 부다페스트 양해각서와는 다름
      현재 우크라이나-러시아 전쟁을 보면 EU가 일본보다 더 안전하다고 보기 힘듦
      일본과 대만은 업무 문화가 비슷하고 미국보다 훨씬 가까움
      TSMC 고위층이 일본 팹을 확인하러 45분 비행하는 게 훨씬 쉽기도 함
    • Sony와 Nikon, Canon 같은 광학 업체들이 있고 과거 팹 관련 지식이 있는 일본에서 채용하는 편이 다른 많은 나라보다 쉬움
      다만 TSMC는 계란을 한 바구니에 담지 않기 위해 가능한 거의 모든 곳에 공장 계획을 세운 듯함
      차이는 아마 공정 수준에서 날 것임
    • 어떤 이념 때문에 대만과 일본 사람들 사이의 명백한 유사성—지능, 업무 문화, 교육 등을 포함한—을 무시하는 것 같음
      내게는 대만과 “어떤 EU 국가”는 완전히 다른 세계처럼 보임
    • 프랑스나 네덜란드 같은 곳은 일본보다 안전하지만 그 차이가 아주 크진 않고, 일본은 미국과 무역전쟁에 휘말릴 가능성이 훨씬 낮음
      유럽은 최근 몇 년 힘들었지만, 지구상에서 북미와 맞붙을 수 있는 거의 유일한 지역이기도 함
    • 일본은 세계에서 가장 무장한 국가 중 하나이고 방어하기도 매우 좋은 나라임
      현실적으로 일본이 EU 대부분보다 덜 안전하다고 보긴 매우 어려움

  • 단순하게 보면, 미국에서 칩을 만드는 건 엄격한 경제 논리로는 절대 맞지 않을 것 같음
    생활비가 너무 높음
    다만 칩 자율성, 공급망 보안, 지식재산 보안의 가치를 얼마로 볼 것인지, 그리고 누가 그 비용을 낼 것인지가 핵심임

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