TSMC 애리조나 공장, 2025년 첨단 칩 양산 시작

 (spectrum.ieee.org)
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  • 수년간의 계획·건설·지정학적 조율·인력 문제 끝에 Phoenix 공장이 4나노 공정 양산에 들어가며, 미국 내 첨단 반도체 제조 역량의 시험대가 됨
  • 2024년 10월 애리조나 공장의 수율은 대만 공장보다 4% 높다고 발표됐고, 2028년 두 번째 공장은 2나노 또는 3나노 공정을 목표로 함
  • TSMC가 세계 첨단 칩의 90% 를 생산하고 Apple, Nvidia, Google, Amazon, Qualcomm 등이 의존하는 만큼, 미국 내 생산은 공급망 리스크를 줄이려는 고객사 요구와 맞닿아 있음
  • CHIPS Act 자금만으로 설명하기 어려운 움직임이며, COVID 초기 칩 부족과 대만을 둘러싼 중국의 강경 발언이 대만 외 팹 필요성을 키움
  • 애리조나 공장은 문화 충돌, 미국의 허가·건축 규정, 엔지니어·기술자 부족을 넘어서야 하며 TSMC의 국제 확장과 미국 반도체 제조 부흥을 동시에 검증하게 됨

Phoenix 팹의 2025년 양산

  • TSMC는 2025년 Phoenix의 첨단 칩 제조 시설에서 대량 생산을 시작할 예정임
  • 이 팹은 미국에 첨단 칩 제조가 들어오는 사례이며, 2022년 CHIPS and Science Act가 미국과 동맹국의 반도체 공급망 안정화에 기여할 수 있는지 시험하는 역할을 함
  • 현재 애리조나 팹은 4나노 노드에서 운영 가능함
    • 이 공정은 Nvidia의 가장 첨단 GPU 제조에 쓰임
  • 2024년 10월 말 TSMC는 애리조나 공장의 수율이 대만 공장보다 4% 높다고 발표함
    • 초기 수율은 해당 팹의 효율성을 가늠하는 긍정적 신호로 해석됨

공정 로드맵과 미국 내 확장

  • 두 번째 애리조나 팹은 2028년 가동을 목표로 하며, 2나노 또는 3나노 노드 공정을 제공할 계획임
  • 4나노와 3나노 칩은 이미 2022년부터 다른 TSMC 팹에서 대량 생산에 들어감
  • 2나노 노드는 올해 대만에서 양산을 시작할 예정임
  • TSMC는 향후 미국에 더 첨단 기술을 사용하는 세 번째 팹도 열 계획임

CHIPS Act와 고객사의 공급망 요구

  • TSMC는 첫 애리조나 공장 건설을 위해 66억 달러의 CHIPS Act 자금을 받을 예정임
  • 미국 내 반도체 제조 복귀는 정부 지원만으로 설명되지 않음
    • TSMC는 세계 첨단 칩의 90% 를 생산함
    • Apple, Nvidia, Google, Amazon, Qualcomm 등 미국 기반 기업들이 TSMC에 의존함
  • 초기 COVID 시기의 경제 충격으로 발생한 칩 부족과 중국 Xi Jinping 주석의 대만 관련 강경 발언은 TSMC 고객과 국제 정책 담당자들의 불안을 키움
  • TSMC는 2020년에 애리조나 투자 의향을 발표함
  • TechInsights의 Dan Hutcheson은 CHIPS Act가 이 움직임을 만든 것이 아니라, 기업들이 대체로 스스로 움직였다고 봄
    • Apple 같은 대형 고객들은 위험을 최소화하기 위해 TSMC에 다른 지역의 팹 건설을 요구해왔음

대만 밖 생산과 지정학적 논리

  • Hutcheson은 TSMC 팹이 대만 밖에도 있는 편이 고객과 대만 모두에 좋다고 봄
  • 대만의 실리콘 방패는 TSMC의 첨단 칩 제조 지배력이 미국과 다른 국가들이 대만을 지지할 이유를 만들어왔다는 뜻임
  • 앞으로 이 방패가 표적이 될 수 있다는 우려도 남아 있음
    • 미국과 동맹국이 대만에서만 생산되는 칩에 더 의존할수록, 중국은 대만을 겨냥해 미국 경제에 큰 피해를 줄 수 있음
  • TSMC의 지리적 다변화는 대만이 표적이 되는 정도를 낮출 수 있다는 분석임
  • TSMC는 이미 일본에 팹을 열었고, 독일에도 팹을 건설 중임

애리조나 팹의 인력·문화 충돌

  • 대만 내 애리조나 팹 반응은 엇갈림
  • 2024년 4월 Rest of World 조사는 미국 노동자와 대만 노동자 모두의 불만을 소개함
    • 대만에서 1년간 훈련받은 미국 노동자들은 열악한 근무 조건과 불충분한 훈련을 문제 삼음
    • 대만 노동자들은 미국인이 오만하며 반도체 팹에 필요한 직업 윤리가 없다고 불만을 제기함
  • University of Chicago 경제학 교수 Chang-Tai Hsieh는 TSMC가 군대식 조직처럼 운영되며, 의사결정이 하향식이고 질문하지 않는 문화가 있다고 말함
  • Hudson Institute의 Jason Hsu는 많은 미국 엔지니어들이 Silicon Valley식 “move fast and break things” 태도를 갖고 있지만, 반도체 공정은 먼지 한 알로도 방해받을 수 있어 적응이 쉽지 않다고 봄
  • Hutcheson은 이런 문화 충돌이 예상 가능한 일이었고, TSMC가 이를 넘긴 것으로 보인다고 말함
    • 문제는 회사가 비현실적인 목표와 일정을 세운 데 있었을 수 있음
    • TSMC는 미국 팹 건설을 단순한 기술 문제로 봤지만, 실제 역량은 문화와 법에 크게 좌우됨
    • 미국은 도시마다 건축법과 허가 절차가 다를 수 있어 대만과 운영 방식이 다름
  • 미국은 더 많은 팹이 열리면서 엔지니어와 기술자 부족에도 직면하고 있음

Samsung과 Intel의 미국 팹 계획

  • TSMC만 CHIPS Act 지원을 받아 미국에 첨단 팹을 열려는 회사는 아님
  • Samsung은 Texas Taylor에 팹을 열기 위해 64억 달러의 잠재 자금을 받을 예정임
    • 생산 시점은 2024년 하반기에서 2026년 가능성으로 지연됨
    • Hsieh는 Samsung의 가장 큰 문제가 문화 충돌은 아니라고 봄
    • Samsung은 한국에서 만드는 칩에도 충분한 고객이 없고, Texas에서 더 높은 비용으로 만들 가능성이 있는 칩에도 수요가 없을 것이라는 설명임
  • Intel은 CHIPS Act의 주요 로비 기업 중 하나였고, Pat Gelsinger가 2021년 CEO에 오른 뒤 파운드리 사업 부활을 추진해왔음
    • Intel의 기술은 뒤처졌고, Samsung처럼 충분한 고객 확보에 어려움을 겪고 있음
    • Intel은 미국 내 신규 사이트 개설을 계획 중임
  • Intel에는 85억 달러의 CHIPS Act 직접 자금이 예상됨
    • Arizona와 Ohio의 첨단 팹 건설
    • New Mexico의 팹 2곳을 패키징 시설로 전환
    • Oregon 시설용 차세대 극자외선 리소그래피 장비 구매에 쓰일 예정임

남은 변수

  • 발행 시점 기준 Trump 행정부가 CHIPS Act 집행을 어떻게 바꿀지는 불분명함
  • 큰 변화가 없다면 TSMC 애리조나 팹의 개장은 두 가지를 동시에 시험하게 됨
    • CHIPS Act가 미국 내 제조를 자극할 수 있는지
    • TSMC의 국제 확장이 작동할 수 있는지
  • Hutcheson은 Phoenix에서 벌어지는 일이 매우 놀랍다고 평가함

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Hacker News 의견들

  • 파운드리 공정에서 ADVANCED라는 말은 이제 공식적으로 7nm 미만을 뜻하게 됐고, 특히 중국 수출 규정에서 구체적인 기준이 붙어 있음
    얼마 전 ASML 발표에서도 나온 기준임
    여기서 중요한 성과는 TSMC가 홈그라운드 이점 없이도 얼마나 빨리 공장을 세우고 가동했느냐임. Intel은 Intel 7nm 팹이었다 해도 이 기간을 재현하지 못했을 것 같음
    대만에서는 사전 계획과 허가가 충분히 되어 있으면 TSMC가 18개월 안에, 따지면 12개월에 더 가깝게 팹을 짓고 돌린 기록도 있음
    그래서 기적이 일어나거나 미국 정부가 특정 부분에서 불공정하게 개입하지 않는 한, 현재 팀·경영진·이사회·투자자 구성의 Intel이 파운드리로서 생산능력·가격·리드타임에서 TSMC를 따라잡을 가능성은 거의 0에 가깝다고 봄. Pat Gelsinger가 나간 뒤로는 믿음과 희망을 다 잃었음
    TSMC 2nm가 올해 말 본격화되면, TSMC 미국 공장도 아직 시작하지 않았다면 3nm 작업을 시작할 것임

    • 결국 수요 문제 아닌가 싶음. TSMC는 수요가 엄청 뜨거우니 어디든 새 팹을 급히 세우는 이유가 이해됨
      Intel은 같은 유인이 없음. 돈을 받는 건 당연히 받고, 새 팹을 지은 뒤 수요가 폭발하기를 바라는 쪽임
      수요가 생기기 전에 완공되는 건 오히려 해가 될 수 있어서 긴박감이 다름
    • Xnm은 물리적 치수와 관계없는 마케팅 용어라고 알고 있었음. 파운드리들이 명명 규칙만 바꾸면 이걸 법적으로 어떻게 강제할 수 있는지 궁금함
    • 그렇게 일관되게 미래를 예측할 수 있다고 믿는다면 주식 투자 방향도 분명해질 것임
      하지만 Intel이 빠르고 갑작스럽게 선두를 잃었듯이, TSMC도 어느 순간 연구가 막다른 길에 부딪히고 누군가에게 추월당할 수 있음

  • 정말 이해가 안 되는 건 대만 지도부가 CHIPS Act와 중국 제재를 둘러싼 미국의 최종 목적을 못 본다는 점임
    미국 정부는 속임수, 압박, 악의로 TSMC를 빼앗으려 하고, 동시에 첨단 칩을 중국에 팔아 얻을 수 있는 매출을 막아 그 비용을 대만이 치르게 만들고 있음
    TSMC가 미국으로 성공적으로 이전하더라도 안전하다고 느껴서는 안 됨
    영미권에는 해적질의 전통이 길고, TikTok 사례에서 보듯 미국은 남들에게 자유무역과 안정적인 법질서를 설교하면서도 정작 스스로는 부끄러움 없이 노골적인 중상주의를 함

    • 미국이 자국 이익에 맞게 행동한다고 화내는 건가?

  • 좋은 소식이고, 지금 미국에서 생산되는 반도체 중에서는 논쟁의 여지 없이 가장 첨단 반도체일 수 있음

    • Wikipedia에 따르면 Intel 3는 TSMC 3nm와 대략 같은 기술 수준으로 올라와 있지만 [1], 트랜지스터 밀도는 적혀 있지 않음
      Intel은 Intel 3로 Xeon 6를 생산하고 있음 [2]
      그래서 따지면 Intel이 미국 내에서 TSMC보다 더 첨단 공정을 갖고 있다고 볼 수도 있음. TSMC는 내년에 미국에서 4nm를 하는 셈임
      다만 Intel의 생산량은 아마 높지 않을 것 같음
      [1] https://en.wikipedia.org/wiki/3_nm_process#cite_note-74
      [2] https://www.intel.com/content/www/us/en/products/details/pro...
    • 이건 4nm 시설임. Intel의 18A 공정이 더 앞서 있음
      잘 되기를 바라지만, 실패하면 Intel의 끝이라고 봄
    • 그럴 수도 있지만, 공장 근처에 사는 사람들에게는 잘 모르겠음
      “Sierra Club을 포함한 환경·공중보건 단체들은 CHIPS Act 연방 자금을 신청하는 대부분의 반도체 기업이 National Environmental Policy Act, 즉 NEPA가 요구하는 핵심 환경 심사를 완료하지 않아도 되게 하는 논란의 법안에 대해 Joe Biden 대통령에게 거부권 행사를 촉구하고 있다”
      “반도체 산업을 NEPA에서 면제하는 것은 전혀 정당화될 수 없다. 특히 이 산업에서 PFAS와 다른 독성 화학물질 사용이 크게 늘 것으로 예상되고, 시설 주변의 공기와 물에 이런 위험한 화학물질을 배출해 온 전력이 있다는 점을 고려하면 더욱 그렇다”라고 Center for Environmental Health의 선임 입법 자문 Tom Fox가 말했음
      https://www.sierraclub.org/press-releases/2024/10/environmen...

  • 충분한 정치·군사적 압박과 거의 무제한으로 돈을 뿌릴 수 있는 능력이 있으면, 생산을 미국으로 옮기는 일이 실제로 가능하다는 걸 보여줌
    미국과 대만의 어떤 거래든 항상 군사적 배경이 깔려 있을 것임. 대만은 최근 괜찮은 새 군사 장비도 인도받았음
    우크라이나에서는 절대 볼 수 없는 물건들임

  • 하지만 2nm 공정(N2{,P,X})은 2028년쯤까지는 안 됨. 이 지연은 여전히 보호주의를 보여줌
    미국이 확산 공정과 패키징까지 포함한 전체 공정에서 2nm 역량을 가진 미국 기업을 하나, 가능하면 여러 개 갖기 전까지는 진짜 자국 전략 역량이 있다고 보기 어려움

    • Intel 말고 어떤 미국 회사가 이걸 시도할 수 있을지 모르겠음
      IBM은 관련 연구는 아직 하지만 실제로 사업에 쓰는 건 그만뒀음
      기억이 맞다면 IBM은 2nm 공정 기술 연구를 일본 Rapidus에 라이선스했음
      미국에서 2nm 파운드리 서비스를 시작하는 위험을 감수할 다른 회사는 떠오르지 않음
    • 그게 Intel 18A 아닌가? 어떤 면에서는 N2보다 나쁘고, 어떤 면에서는 더 나음
      전반적으로는 비슷해 보이고, 내년 일정도 아직 유지되는 듯함

  • 하지만 이 공장은 홀로 설 수 없을 것 같음. 대만의 TSMC에 나쁜 일이 생기면 더 최신 공정으로 팹을 옮기지는 못할 것 같음

    • 로마는 하루아침에 세워지지 않았음. 그걸 위한 디딤돌이라고 봄
    • 훌륭한 비상계획임. 섬이 함락되면 현지 인프라를 파괴하거나 손상시킨 뒤 미국에서 재구성할 수 있음
      여기서 파괴는 대규모 물리적 파괴를 뜻하지 않음. 키와 일부 핵심 부품을 제거하는 조합임
      메시지는 “섬은 가져가도 사업은 못 가져간다”는 것임
    • 내가 이해하기로는 독립 운영이 가능함. 다만 최첨단 공정을 만들지 않을 뿐이고, 시간이 지나면 따라올 것임

  • 내가 이해한 바로는 이들은 다이를 만들고, 최종 칩으로 만들려면 중국이나 대만으로 수출해야 함

  • 주권국 대만의 승리이고, 밑바닥부터 키운 산업을 지키는 일임

    • 그러면 미국이 대만을 보호할 유인이 사라지는 것 아닌가?
      추측이지만 중국이 대만을 침공하면, 미국 입장에서는 침공 상황에서 팹이 중국 손에 들어가지 않게 대만의 팹을 폭격하는 편이 더 쌀 수 있음
      추가로 대만 연구자와 엔지니어들에게 후한 망명을 제공할 수도 있음. 그러고 나면 대만이 어떻게 되든 상관없어질 수 있음

  • 실리콘 방패를 유지하려면 대만 밖에는 절대 더 앞선 공정을 두지 않을 것임

  • 이 팹이 대만의 TSMC 팹과 동급인가? 여러 공정 상황을 따라가고 있지 못해서 궁금함

    • 대만에는 한 세대 이상 뒤처진 기술의 수출을 금지하는 법이 있음
      https://www.taipeitimes.com/News/biz/archives/2024/11/08/200...
      기사에는 Arizona가 4nm 양산을 준비 중이었다고 나오는데, 아마 지금 가진 게 그 공정일 것임
    • 아님. TSMC의 4nm 공정은 5nm 계열에 속함
      3nm는 이미 1년 넘게 출하 중이고, 현재와 앞으로 몇 년 동안은 대만에서만 생산됨
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