중국 반도체 이야기에 앞서서 먼저 우리나라와 대만 이야기부터 시작해 볼게. 지금 AI 반도체에서 압도적 우위를 갖고 있는 우리나라와 대만의 상황을 제대로 파악해 둬야 중국 반도체의 영향을 얼마나 받을지 알 수 있을 테니까.

AI 붐이 글로벌 주식 시장을 뒤흔들고 있지만, 그중에서도 특히 수혜를 받는 국가를 뽑자면 누가 뭐래도 대한민국과 대만일 거야. 대만은 TSMC라는 파운드리 1황 기업이 있고, 우리나라는 메모리 쌍두마차인 SK하이닉스와 삼성전자가 있으니까. AI 반도체 수요는 끊임없이 이어지고 있고, AI 반도체를 만들어 파는 우리나라와 대만 입장에서는 웃음이 나올 수밖에 없지.

작년 12월까지만 해도 대만 주식시장 순위는 전 세계 9위였고, 우리나라는 11위였어. 근데 지금은 어떨까?

5월 초 기준으로 살펴보면 대만 주식시장은 캐나다를 제치고 전 세계 6위로 올라섰어. 우리나라도 마찬가지야. 영국을 제치고 8위로 상승했어.

세계 파운드리 시장이 점점 더 그 영역을 확장해 나가면서 대만은 상승세를 타고 있어. 기존엔 반도체 위탁 생산을 하는 단순 제조 공장 역할만 했다면 지금은 반도체 제조 전 과정을 통합해 제공하는 이른바 파운드리 2.0 시대가 열렸어. 전 세계 파운드리 2.0 시장 매출액은 3,200억 달러로 집계되는데 이 중 38%를 TSMC가 차지하고 있어.

국내 증권사 보고서에 따르면 작년에 엔비디아가 필요로 한 HBM 규모는 전체의 60.8%를 차지했어. 물론 엔비디아만 HBM을 필요로 하는 건 아니야. 엔비디아 GPU가 아닌 자체 AI 가속기를 만들려는 기업들도 HBM이 필요하지. 가령 구글 TPU와 AWS Trainium에도 HBM은 이렇게 들어가고 있어.

사려는 기업들은 줄 서 있고, 기업들이 생산할 수 있는 HBM 양은 한정돼 있어. 왜냐하면 일반 D램과 달리 HBM은 여러 층을 쌓아 올리는 공정이 필요하고, 각 층을 연결하는 기술까지 들어가다 보니 공정이 훨씬 복잡하거든. 그만큼 수율도 낮고 한 개를 만드는 데 걸리는 시간도 길 수밖에 없는 거지.

최태원 SK 회장은 대만 컴퓨텍스 2026 현장 부스에서 2030년까지 메모리 공급 부족은 이어질 거라 전망했어. 일단 하이닉스도 열심히 달려들어서 앞으로 5년 안에 생산력을 2배로 늘려나가겠다고 밝혔지. SK 부스를 찾은 젠슨 황은 SK HBM 웨이퍼에다가 "제발 더 많이 만들어달라"는 문구를 남길 정도였지.

근데 이런 시장에 중국 반도체가 명함을 내밀고 있어. 5월 25일에 열린 국제회로시스템 심포지엄 행사에 화웨이 허팅보 반도체사업부 사장이 기조연설에 참여했어. 허팅보 사장은 이 행사에서 반도체 패러다임을 바꿀 새로운 법칙을 공개했어. 이름하여 '타우 스케일링 법칙'이지.

기존 반도체 영역을 지배하던 법칙은 반도체 집적도가 2년마다 2배씩 늘어난다는 무어의 법칙일 거야. 근데 많은 연구진들과 기업들이 반도체 집적도를 높이려는 이유가 뭐였을까? 그 이유는 반도체가 작아지면 작아질수록 반도체 사이 거리가 줄어들고, 그러면 신호가 이동하는 데 드는 시간이 줄어드니까 전체 칩 성능과 효율을 높일 수 있기 때문이야.

화웨이는 결국 무어의 법칙에서 중요한 건 단순히 크기가 작아지는 게 아니라 '시간'을 줄이는 거라고 판단했어. 그래서 탄생한 게 타우의 법칙인 거지. 타우는 물리학에서 시간 상수를 나타내는 기호야. 기존엔 공간적으로 칩을 더 작게 만드는 공정 경쟁이었다면 화웨이는 칩 구조를 접어서 신호 전달 시간, 타우를 줄여버렸어. 화웨이 타우 법칙 핵심 기술은 수직으로 쌓아 올리는 기술인 '로직 폴딩'이라는 아키텍처야.

일반적인 평면에서 이렇게 칩이 배치돼 있다면 신호가 이동하는 거리는 길 수밖에 없어. 하지만 로직 폴딩은 칩을 접어버리지. 그러면 신호 이동 거리는 기존보다 짧아질 수밖에 없고.

기존 방식으로는 트랜지스터 밀도를 제곱 밀리미터 당 1억 2,600만 개에서 1억 5,500만 개로 높이는 데 3년이 걸렸어. 하지만 로직 폴딩을 쓰니까 2억 3,800만 개로 단번에 53.5%를 늘릴 수 있었어.

다만 로직 폴딩 자체가 완전히 새로운 개념은 아니야. 반도체 업계에서 이미 연구되어 온 수직 적층 방식을 화웨이가 자신들의 방식으로 재해석한 거라 할 수 있지.

화웨이는 ASML EUV 노광 장비 없이도 로직 폴딩을 이용하면 첨단 칩 생산이 가능하다고 주장하고 있어. 오는 2031년까지 14옹스트롬 수준 반도체 성능 구현을 목표로 달려가겠다는 로드맵까지 밝혔지. 실제로 EUV 없이 첨단 칩을 양산할 수 있는지, 또 실제 수율과 성능을 안정적으로 유지할 수 있는지는 아직 검증이 필요해.

이번 발표에 앞서서 쉬즈쥔 화웨이 회장은 미국에 감사를 표하기도 했어. 미국이 중국 기업과 산업을 압박하지 않았더라면 지금 같은 변화와 혁신은 일어나지 않았을 거라는 거지. 사실 화웨이가 EUV 노광 장비 없이도 첨단 칩 생산이 가능하다고 말하는 진짜 이유는, 쓰고 싶어도 쓸 수가 없기 때문이야. 왜냐하면 미국이 막고 있으니까.

원래 화웨이는 우리가 익히 아는 휴대폰이나 통신장비를 팔던 기업이었어. 하지만 2004년에 하이실리콘이라는 자회사를 만들어서 반도체 설계 영역까지 시장을 확대했지. 설계 구조는 Arm 걸 가져다 쓰고 생산은 대만 TSMC에 맡겨서 반도체를 만들어 왔어.

그렇게 잘 굴러오던 화웨이 반도체 사업이 거대한 암초를 만나게 돼. 트럼프 1기 행정부가 들어서고 미중 무역 갈등이 심해지자 2019년에 미국이 화웨이를 블랙리스트에 올려버린 거지. 미국 기술, 미국 장비를 쓰는 반도체 기업들은 화웨이랑 거래를 할 수 없게 된 거야. 화웨이 입장에선 잘 사 오던 퀄컴 칩 거래도 어려워졌고, Arm, TSMC랑도 더 이상 일을 이어올 수 없게 됐어. 당시 회장이 나서서 미국 정부 제재를 풀어달라고 공개적으로 호소할 정도로 상황이 심각했어.

물론 화웨이도 가만히 있지는 않았어. 중국 파운드리 1위 기업인 SMIC와 연대해서 돌파구를 마련하려 했지만 기술 격차가 커서 쉽지 않았지. 중국 정부가 SMIC에 자금을 쏟아부었지만, 반도체 설비 장비 수입도 막혀서 제대로 풀리지가 않았거든. 바이든 정부로 정권이 바뀌면 나아질까 싶었지만 그렇지도 않았어. 오히려 수출 통제 기조는 더 강화됐지.

그래서 많은 사람들은 결국 화웨이는 이렇게 사그라질 거라고 생각했어. 그런데 웬걸? 2023년 하반기에 화웨이는 자기들 새 반도체 칩 기린 9000s를 공개했어. TSMC 없이, ASML 최첨단 EUV 장비 없이 중국 기술만으로 7나노미터급 고성능 반도체를 만든 거야. 당연히 기술적으로 완벽하거나 뛰어나진 않았지만, 불가능이라 생각한 걸 해냈다는 것만으로도 업계에는 꽤 큰 충격을 줬어.

미국 제재 이후 2021년 매출은 급감했지만 이후 절치부심한 화웨이는 오히려 4년 연속 성장이라는 성적표를 받아냈어. 스마트폰에 들어가는 AP뿐 아니라 AI 반도체도 중국 기술만 써서 설계하고 생산해내고 있는 거야. 화웨이가 중국 내부 수요에 집중하게 되면서 오히려 미국 기업이 거대한 중국 시장을 놓치게 된 꼴이 돼버렸지. 이 지점을 제일 아쉬워하는 게 바로 젠슨 황이야. 미국 수출 규제만 없었다면 중국 시장에도 엔비디아 GPU를 팔 수 있었는데, 지금은 중국 AI 칩 시장 전체를 화웨이에 내준 꼴이 돼버렸으니까.

미국이 규제해도 꿋꿋이 살아 돌아온 중국 반도체 저력은 중국 정부의 강력한 투자에서 비롯됐어. 사실 중국은 이미 2015년에 '중국제조 2025'를 통해 10년 뒤 반도체 자급률 목표를 70%로 수립해서 달려왔어. 이를 위해 3차에 걸쳐 대규모 기금 투자를 진행했지.

대기금 1기에는 정부 및 국영기업 자본금 1,387억 위안이 들어갔고 사회자본금은 3,578억 위안, 도합 5,145억 위안이 반도체에 투자됐어. 5년 뒤인 2019년에는 미국과 갈등이 심해지자 2기 대기금 규모를 더 키웠어. 이게 끝이 아니야. 2024년에는 다 합쳐서 1.5조 위안 규모 역대 최대 규모 기금을 조성했지.

중국은 대기금을 중심으로 반도체 제조뿐 아니라 제조에 필요한 장비도 국산화를 추진하고 있어. ASML 장비 못 쓰면 중국 기업이 만들겠다는 거지. 당연히 최첨단 장비와의 기술 격차는 엄연한 현실이야. 그럼에도 중국은 자국산 장비를 강력하게 밀어붙이고 있어. 반도체 제조사가 새 생산라인을 만들면 자국산 장비를 50% 이상 쓰라고 요구하는 식으로 말이야.

중국은 미국 제재라는 엄청난 역경을 오히려 독자 기술 개발 기회로 삼아버렸어. 물론 첨단 기술과의 격차는 엄연히 존재해. 우리나라와 대만도 격차를 벌리려고 달려 나가고 있으니까. 또 대규모 보조금을 쏟아부으면서 자국 반도체 제조 부활에 사활을 걸고 있는 미국도 얕볼 수 없을 거야. AI 반도체 패권을 둘러싼 기업과 국가들의 경쟁. 과연 어떻게 흘러가게 될까? 구독자는 어떻게 생각해? 오늘 준비한 오그랲은 여기까지야. 긴 글 끝까지 읽어줘서 진심으로 고마워!

투표는 잘 했어? 이번주 오그랲에서는 선거와 AI 이야기를 다뤄봤어. AI는 이미 선거 깊숙이 파고들었어. 선관위가 조치한 딥페이크 게시물은 22대 총선 389건에서 지난 대선엔 10,513건으로 급증했고, 이번 지방선거도 5월 26일 기준 9,998건에 달했지. 딥페이크 콘텐츠 확산, 고령 유권자의 취약성, 유튜브 뉴스 소비 구조, 그리고 AI 챗봇의 설득 효과까지 다양한 데이터와 그래프로 짚어봤는데, 궁금하면 위의 썸네일을 클릭해 봐!