세계 1위 반도체 파운드리(위탁생산) 업체인 대만 지티뎬루(臺灣積體電路)공사(TSMC)가 무섭게 질주하고 있다. 미국에 이어 일본으로 영토를 확장하며 파운드리 2위 삼성전자, 3위 대만 롄화뎬쯔(聯華電子·UMC)와의 격차를 멀찌감치 따돌리고 앞서가는 모양새다.

TSMC는 일본 정부 요청에 따라 구마모토현에 16나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m)급 또는 28㎚급 공정의 대규모 공장을 신설하는 방안을 검토하고 있다고 일본 니혼게이자이(닛케이)신문이 지난 11일 보도했다. 미국과 일본을 연결해 중국을 견제하려는 조 바이든 미국 행정부의 동맹 구상에 적극 참여하려고 한다는 해석이 나온다. TSMC 관계자는 “(현재) 코멘트 할 수는 없지만 결정되는 대로 발표할 것”이라고 전했다.

TSMC가 검토 중인 16㎚나 28㎚급 반도체 공장은 5㎚급 최첨단 미세공정은 아니지만 수급이 불안정한 차량용 반도체나 스마트폰 이미지센서 대량 생산에는 맞춤하다. 일본은 차량용 반도체 생산라인이 있지만 공급 부족 사태에 도요타마저 지난달 일본 공장 가동을 일시 중단한 바 있고, 공장 설립을 검토하는 구마모토현에는 소니의 이미지센서 공장도 있다. 소니는 스마트폰 카메라에 들어가는 이미지센서 부문에서 삼성전자(2위)에 앞서 세계 1위를 달리고 있다.

특히 TSMC의 이번 생산시설 건설은 이달 초 발표한 TSMC와 일본 업체들의 연구·개발(R&D)센터 건설과도 밀접한 관련이 있다. 일본은 지난 1일 TSMC와 일본 내 R&D 거점을 구축하는 데 370억 엔(약 3790억원)을 투자하기로 결정했다. 일본 이바라키현 쓰쿠바시에 R&D센터를 짓고 이 거점을 활용해 2022년부터 본격적으로 R&D를 시작한다는 계획이다. R&D 거점 건설에 드는 사업비는 TSMC와 일본 정부가 절반씩 각각 부담한다. 이 R&D센터에는 패키징 기술력을 가진 이비덴과 미세배선 재료업체 아사히카세이, 장비업체 시바우라 메카트로닉스 등 일본 업체 20곳 이상이 참여하기로 했다.이에 따라 TSMC의 일본 신설 회사는 반도체의 ‘후공정’이라고 불리는 패키징 작업과 관련한 기술 개발을 주로 담당할 것으로 보인다. 반도체는 ㎚ 단위인 회로의 선폭(線幅)이 좁을수록 저전력·고효율 칩을 만들 수 있다. 반도체 회로 선폭을 줄이는 미세공정 R&D가 기술적 한계에 도달한 만큼 반도체 회선을 뽑아내는 데 그치지 않고 여러 반도체를 연결해 성능을 높이는 첨단 패키징 기술이 중요해지고 있기 때문이다.

이 뿐만이 아니다. TSMC는 120억 달러(약 13조 4000억원)가 투입되는 미국 애리조나 파운드리 팹(공장)의 착공했다. TSMC는 애리조나주에 짓고 있는 5㎚급 팹에 이어 3㎚급 공장을 5개 더 세운다는 계획이다. 이를 위해 TSMC는 앞으로 4년간 1000억 달러 규모의 시설 투자 계획을 밝혔는데, 올해에만 300억 달러를 쓴다.

TSMC는 초미세공정인 2㎚급 칩 시범 생산라인을 올해 안에 대만에 구축하겠다는 야심찬 계획도 내놨다. 웨이저자(魏哲家) TSMC 최고경영자(CEO)는 2일 온라인으로 진행한 회사 기술설명회에서 “올해 말까지 본사가 있는 대만 신주(新竹)과학단지에 2㎚급 테스트 생산 시설을 완공할 계획”이라고 밝혔다. 2㎚급 테스트 생산 시설은 반도체 양산 전에 안정적인 수율(생산품 가운데 양품의 비율)을 이루기 위한 기술 개발 설비다. 양산 직전 마지막 R&D 단계인 셈이다. 이 과정에서 높은 수율을 확보하면 양산에 들어가게 된다.

TSMC는 3㎚급 제품도 내년 하반기에 본격 양산하겠다는 계획도 공개했다. 당초 예상보다 3~4개월 빨라진 것으로 2㎚급 칩 상용화에 필요한 생산 기술을 서둘러 확보해 2024년부터 양산에 들어간다는 것이다. TSMC는 4㎚급 반도체 생산 일정도 앞당겨 당장 다음 달부터 시험 생산을 시작해 내년에 양산에 돌입한다는 계획이다.삼성전자는 2030년까지 시스템반도체 투자 규모를 171조원으로 늘린다는 계획 외에는 파운드리 분야의 구체적인 개발 일정과 투자 계획은 공개하지 않고 있다. 5·7㎚급 공정 상용화에서 삼성전자를 앞섰던 TSMC가 5㎚급 이하 반도체 양산 일정을 단축하고 막대한 설비 투자로 격차 벌리기에 나서고 있는 것이다. 반도체 업계에서는 반도체 성능을 좌우하는 ㎚ 단위 미세공정 경쟁에서 TSMC가 빠르게 치고 나가면서 삼성전자의 추격이 더 어려워졌다는 관측이 나온다. 닛케이는 “현재 완벽한 수율과 품질로 5㎚급 첨단 반도체를 양산할 수 있는 곳은 TSMC뿐”이라며 “미국 인텔도 최근에야 7㎚급 제품 양산이 가능해졌는데 이번에 TSMC가 발표한 2㎚급 개발 상황은 업계에 충격을 주고 있다”고 분석했다.

TSMC의 이러한 행보는 최대 라이벌 삼성전자를 비롯해 급부상 중인 중국 기업들을 견제하려는 전략으로 읽힌다. 대만의 시장조사기관 트렌드포스에 따르면 올해 1분기 기준 글로벌 파운드리 시장 점유율은 TSMC가 지난해 4분기보다 1%포인트 늘리며 55%를 기록해 1위를 굳혔다. 반면 삼성전자의 점유율은 같은 기간 1% 줄어든 17%로 TSMC와 격차가 더욱 벌어졌다. UMC가 7%로 3위를 차지했고 미국의 글로벌 파운드리(GF)와 중국 중신궈지(中芯國際·SMIC)가 5%로 공동 4위를 차지했다.

상황이 이런 데도 삼성전자는 2·3㎚급 칩 투자 계획은 불투명하다. 삼성전자는 내년 하반기 3㎚급 반도체를 양산할 계획이다. 2㎚급 칩 기술 개발도 마친 상태지만 관련 설비 투자가 아직까지 확정되지 않았다. 삼성전자는 올해 170억 달러를 투자해 미국에 파운드리 공장을 증설할 계획이다. 이 공장은 3㎚급 공정을 적용할 것이 유력하지만 공정 증설 계획은 여전히 후보지를 두고 결정을 내리지 못하고 있다. 반도체업계 관계자는 “TSMC가 후발 주자와의 격차를 벌이기 위해 공격적인 투자를 단행하는 것”이라며 “반면 삼성은 공격적인 투자를 하기엔 기술 개발 실적이나 리더십에서 불확실성이 너무 크다”고 지적했다.이런 가운데 중국이 미국 등 서방 국가의 제재에 직접 보복할 수 있도록 법적 근거를 마련한 반(反)외국제재법이 시행함에 따라 글로벌 기업들이 선택의 기로에 직면할 것이라는 분석이 나온다. 반외국제재법은 다른 나라 정부의 대중국 제재에 가담한 개인과 조직에 반격 조치를 취할 수 있다는 내용을 담고 있다. 중국은 지난 10일 전국인민대표대회 상무위원회에서 반외국제재법을 표결 처리한 직후 시진핑(習近平) 국가주석의 서명을 거쳐 곧바로 시행에 들어갔다.

이 법은 외국 정부의 대중 제재를 제정하거나 시행하는데 직·간접적으로 참여한 개인과 조직은 반격 대상에 넣을 수 있다고 규정하고 있다. 반격 조치는 비자 발급 거부와 취소, 입국 불허, 중국 내 자산 동결, 중국 국적 개인·조직과 거래 금지 등을 포함한다. 외국의 제재 때문에 경제적 피해를 본 중국 국적 개인과 조직은 자국 법원에 손해배상 청구 소송을 제기할 수 있다.

이 때문에 글로벌 브랜드 나이키와 H&M 등이나 TSMC가 표적이 될 수 있다. TSMC는 미 정부의 제재 이행 차원에서 화웨이(華爲)에 첨단 반도체 공급을 중단했기 때문이다. 법 제정 논의에 직접 관여한 텐페이룽 베이징대 법대 교수는 “화웨이가 경제적 손실을 물어내라고 TSMC에 소송을 낼 수 있으며 중국 법원은 TSMC에 대해 손해배상 판결을 내릴 수 있다”고 밝혔다. 이에 비해 상하이 소재 법률회사 중룬의 파트너 변호사인 팡젠웨이는 “대만에 무기를 판매하는 등의 행위에 가담하지 않는다면 중국에 진출한 다국적 기업은 이 법에 대해 크게 걱정하지 않아도 될 것”이라고 내다봤다.

김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr