반도체가 중요한 이유, 반도체란 무엇일까? (feat. 반도체 패권, 삼성전자, ASML, TSMC, 인텔, 나노, 미국, 중국)

안녕하세요 얕학다식입니다.

 

오늘은 반도체에 관련된 여러나라들에 대한 입장에 다해 말씀드리겠습니다..

 

반도체에 대해 기술적인 설명은 생략하도록 하고, 설명을 이어나가겠습니다.

 

 

중국의 반도체 시장 및 상황

우선, 중국의 가장 큰 구멍 중 하나가 반도체인데요. 중국의 반도체 자급률은 6%에 불과합니다. 죽 94%는 수입을 하는거죠. 중국은 1년에 반도체를 160조나 소비하는 세계 1위의 반도체 소비국이지만, 중국 기업의 반도체 기술이 허접해서, 전체 소비 반도체의 94%를 삼성전자 등 외국기업에서 수입하고 있죠. 

 

 

중국의 반도체 자립 전략 수입 및 문제점

 

시진핑은 반도체에 1.4조 달러를 투자해서 받노체에 미국을 2025년까지 추월하고, 반도체 자급률을 70%까지 끌어올리겠다고 선언을 하였으나, 이를 위한 장비가 필요한데요.

 

그게 바로 EUV(Extreme ultra violet)장비죠.

 

 

반도체 공정 8단계 증 가장 핵심  - 노광 공정(feat. ASML)

 

반도체를 만들려면 웨이퍼, 산화, 노광, 패키징 등 8개의 단계를 거치게 되는데, 가장 중요한 공정이 노광 공정입니다.

 

노광은 실리콘 웨이퍼 위에 반도체의 회로를 빛으로 새기는 단계로 반도체의 설계도이자 반도체 그 자체가 만들어지는 단계인데요. 노광 공정이 반도체 전체 생산 시간의 60%를 잡아먹고, 35%의 비용이 들어가는 핵심공정입니다. 

 

이런 노광공정을 수행하려면 빛을 발생시키고, 빛으로 웨이퍼에 회로를 새기는 장비가 필요한데 이 장비가 위에 말했던 EUV(Extreme ultra violet)장비. 워낙 회로도가 미세하다 보니, 엄청난 기술과 정교성이 필요한 영역인데 현재 제대로 된 EUV는 ASML만이 만들 수 있습니다.

 

네덜란드의 기업 ASML

 

ASML은 네덜란드의 에인트호번에 본사를 두고 있는데, 네덜란드의 전자제품 기업 필립스와 ASMI의 합작으로 1984년에 설립되어, 1년에 50대 정도의 EUV장비를 생산합니다. 현재 ASML의 유저는 대반의 TSMC, 삼성전자, 최근 인텔과 SK하이닉스가 공급계약을 체결했죠.

 

 

중국 기업 SMIC 공급향 EUV 화재 사건

 

2018년 5월, 중국의 SMIC는 EUV 1대를 주문해서 2019년 1월에 납품받기로 계약을 하였으나, 1개월 전에 ASML의 Prodrive 공장에서 원인 모를 화재가 발생하여, 마지막 조립단계에 있었던 SMIC 납품 노광기가 전소되어버렸는데, ASML이 중국에 공급하지 않겠다고 발표를 하고 통수를 쳤죠. 

 

그 후 바이든으로 대통령이 바뀌고 ASML의 EUV는 미국의 기술이 들어간 장비로 간주해서, 수출 시 미국의 동의를 받게 만듦으로써, 중국의 반도체 전략에 확실한 길을 막아버렸습니다.

 

그 이후 중국은 EUV를 1대도 확보하지 못했습니다.

 

미국의 반도체 기술 유출 반대 이유 - 군사력, 패권, 미사일, 인공위성

 

중국이 2,000km 이상 표적을 정밀 타격할 수 있는 극 초음속 미사일은 가진다는 것은 항공모함 전단을 통한 미국의 해양패권이 직접적으로 도전을 받는 것으로 보고 있는 상황에서, 마하6의 극초음속 미사일 발사에 성공해서 미국의 신경을 건드렸죠.

 

그래서, 미국은 앞으로의 군사력 패권을 좌우하는 것은 극초음속 미사일이나 인공워성 등이 기반이 되는 우주항공이 관건이라고 보고 있습니다.

 

 

우주항공의 핵심 - 반도체, 정밀기계, 부품

 

우주항공의 핵심은 정밀기계 기초기술 및 부품산업, 5G, 핵심 부분 연구역량과 반도체로 구분 가능하고,

정밀기계는 일본, 독일 두 미국의 우방국이 가장 앞서나가고 있어 관리가 가능하죠. 5G는 화웨이를 잡아 시간을 벌었고, 미국과 일본 내 핵심소재 첨단 기술연구소에서 중국인들을 차단하며 따라 잡고 있습니다.

 

이제 관리가 안되는 것은 반도체인데, 설계는 미국이 보유한 특허와 미국 기업 등이 있어 관리가 되고 있지만 제조공장이라고 볼 수 있는 파운드리가 가장 문제입니다.

 

파운드리 - 삼성전자, TSMC, 인텔

 

현재 파운드리는 TSMC가 원탑이고, 삼성전자가 따라가고 있는 상황에서 인텔이 떨어져 나가며 양강구도가 되었죠. 인텔은 14나노에 이어 10나노까지 만들었으나, 7나노의 진입에는 삼성전자와 TSMC가 성공하였습니다.

 

아니 근데 삼전이 수율이 안나와서 결과가 처참해짐. 그래서 10만전자 간다는게 5만전자가 된거죠.

 

 

현재 반도체 기술 - 나노 경쟁, 핀 펫(FinFET) 공정이란?

 

1 나노는 머리카락의 10만분의 1 굵기여서, 전자 통제가 잘 안되는 문제가 생김. 그래서 핀 팻(FinFET) 공정이나왔죠. 기존 평판 FET는 한 면을 접했는데, 핀 펫은 바닥을 올려서, 한 면이 아니라 세면을 접하게 만들었고, 그 결과 3 군데에서 선을 접하니 안정성이 높아져, 선폭은 안 줄었지만 성능은 개선되었죠.

 

선폭은 안 줄어서 10나노지만, 핀펫공정을 만드니 7나노급 성능이 나오는....결과가 나옴.

 

그러나..... 더 나은 공정이 여기서 더 나옴

 

 

 

최신 반도체 기술(3나노 가즈아) - GAA펫(GAAFET) 공정, MBCFET 공정

 

FinFET이 3면을 접하지만 GAAFET는 가운데를 통과하여 4면을 접함. 이론상으로 3면을 접하는 핀펫보다 4면을 접하는 GAA팻이 더 안정적이고 성능이 좋은데, 

 

여기서 삼성정자가 업그레이드 버젼인 MBCFET의 특허를 가지고 있음.....대애애애박

기존 핀펫보다 성능이 30%좋아지고, 크기가 35%작아지고, 전기를 절반 정도만 사용해서 오래 사용가능

 

TSMC는 기존 핀펫방식으로 3나노에 도전하고 있고,

삼성전자는 MBCFET방식으로 도전 중(삼성 이겨라!!!!)

 

 

3나노 경쟁 삼성전자 VS TSMC

TSMC의 3나노 고객은 애플, 그 뒤에는 인텔과 퀼컴이 예약을 해서, 만들기만 하면 대박나는 상황.

 

삼성전자는 현재 예약고객없음....그 이유는 퀼컴이 맡긴 4나노는 수율이 35%밖에 안나와서....ㅠㅠㅠ

그리고 삼전은 7나노와 4나노 수율을 똥망으로 말아먹은 전적이 있어서...무조건 3나노는 성공해야 하는 상황이죠. 삼전에서 시생산 일정도 나오고 있고....ㅎㅎㅎ

 

그리고 또 다행인 점은 TSMC도 3나노 양산이 쉽지 않아보임. TSMC는 계속해서 일정 연기 중 ㅋㅋㅋㅋ 

 

 

 

인텔의 뜬금 2나노 발표(Feat. 미국)

 

3나노 경쟁을 하고 있는 상황에서 갑자기 갑툭튀 인텔 등장. 

안보 차원에서 반도체를 접근하는 미국이 바라는 것은 미국에 세워지는 반도체 공장이기 때문에, 삼성전자, TSMC도 미국에 최첨단 반도체 공장을 짓겠다고 했죠.

 

근데 뜬금없이 7나노로 나락간 인텔이 반도체 경쟁이 뛰게 되었는데, 이걸 잘 생각해 봐야하죠. 인텔은 완전한 미국기업이죠. 그래서 미국을 등에 업은 인텔은 3나노를 건너뛰고 2024년까지 2나노에 도전한다고 선언한 상황.

 

미국 오하이오에 2.4조짜리 반도체 공장, 텍사스에 170조짜리 파운드리 공장 설립, 유럽에 10년간 110조를 들여서 반도체 공장을 세우겠다는 투자계획을 발표하는 중이죠.

 

사실 7나노도 못만드는 놈이 2나노로 간다는게 개 뜬금포긴한데, 앞으로 상황을 잘 봐야겠죠.

 

 

결론 - 그래서 뭐 사야되노? 삼성전자, 인텔, TSMC

 

일단 3나노는 삼성전자와 TSMC가 반반씩 먹을 것으로 예상되고, 2025년 이후 2나노 경쟁은 2파전이 될지, 인텔이 들어와서 3파전이 될지는 지켜볼 일.

 

그래서 삼성전자, 인텔, TSMC 다 사놓으면 좋은텐데,

 

저는 무한미네랄이 나오는 미국 인텔에 비중을 좀더 높여서 사야할듯...ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 아니면 경쟁사가 없는 ASML 몰빵???

 

그럼 이만