반도체 기업 종류와 공정과정: 종합반도체(IDM), 팹리스(Fabless), 파운드리(Foundry), 그리고 OSAT (패키징 & 테스트) / 웨이퍼와 반도체칩 설계능력의 상관관계 / 메모리 (정보저장; DRAM; 소품종 대량생산)와 비메모리 (연산과 제어; ASCI; 다품종 소량생산) 반도체 / SoC (CPU, GPU, RAM, ROM) / CCD (전하결합소자) / 트랜지스터와 반도체의 차이
반도체 제조업체
도식적으로 반도체 기업을 생산공정에 따라 자사 브랜드의 반도체를 설계하며 팹(Fab)을 가지고 생산하는 종합반도체(IDM), 팹 없이 설계만 전문으로 하는 팹리스(Fabless), 이런 팹리스의 주문을 받아 생산을 담당하는 파운드리(Foundry)로 구분한다.
최근에 이르러서는 반도체 미세공정의 기술적 난이도 및 비용증가로 절대대수의 IDM들 또한 비용을 줄이기 위해 첨단공정에서는 파운드리에 생산을 위탁하는 팹라이트(Fab-light) 현상이 나타나고 있으며, 반대로 IDM 중 미세공정 경쟁에 뒤처지지 않은 삼성전자나 SK하이닉스, 인텔 등은 파운드리 분야에까지 손을 뻗고 있다.
이때 팹라이트 현상은 시스템 반도체 기업에 한정되며, 하이닉스나 마이크론 같은 메모리 업체의 경우 소품종 대량생산 체제로 공정 자체가 경쟁력에 직결되므로 생산을 외부에 위탁하지는 않는다. 참고로 반도체 CAPEX 10위권 안에 이름을 올리는 시스템반도체 IDM은 인텔과 유럽의 ST마이크로가 전부인데, 후자의 투자규모는 1조가 채 되지 않아 그 비중이 극히 미미하다. 삼성이나 TSMC, 인텔은 기본이 10조다.
종합 반도체 회사(Integrated Device Manufacturer).
팹 없이 칩 설계만 하는 팹리스나, 팹으로 외주 제작만 하는 파운드리의 기능을 모두 담당하는 업체를 말한다. 프론트엔드 관련 모든 과정을 수행하는 업체라고 보면 된다.
팹 없이 칩 설계만 하는 팹리스나, 팹으로 외주 제작만 하는 파운드리의 기능을 모두 담당하는 업체를 말한다. 프론트엔드 관련 모든 과정을 수행하는 업체라고 보면 된다.
반도체 시장이 본격적으로 전개된 1980년대에는 모든 업체가 IDM으로 시작하였기에 반도체 기업은 자연스레 IDM 업체를 의미했다. 그러나 벤처기업의 증가 추세와 유지 비용 비대화 등에 맞추어 팹리스나 파운드리 형태로 분할되기에 이른다. 이때부터 점점 그 수가 줄어들었고, 최근에 이르러 IDM은 대기업이 아닌 이상 찾아보기 힘들게 되었다. 일본의 NEC 등이 이 추세에 맞추지 못해 몰락한 대표적인 예시다.
2020년대에 이르러 반도체 IDM 중에서 세계 10위권 내에 들어가는 업체는 삼성전자가 유일한 상황이다.
2020년대에 이르러 반도체 IDM 중에서 세계 10위권 내에 들어가는 업체는 삼성전자가 유일한 상황이다.
- 도시바: 플래시 메모리를 세계 최초로 개발한 기업. 도시바 메모리의 매각 이후 남은 시스템 반도체 부문들을 통합해 반도체 사업을 이어가고 있다.
- 소니: 이미지 센서 1위 기업. 이미지 센서 하나로 2019년에는 세계 반도체 기업 순위 11위까지 올라왔다.
- Asahi Kasei Microdevices(AKM) : 일본 화학기업 아사히 카세이의 계열사. 주로 음향 기기에 들어가는 반도체로 유명하다.
2020년 10월 20일, 일본 미아자키현의 노베 오카시 AKM 공장이 화재로 전소되었다. 이 공장에서 생산하던 반도체는 르네사스 테크놀로지의 이바라키현 히타치나카시 공장에 위탁 생산을 결정하였다. 2021년 4월, AKM은 화재가 난 공장의 복구를 포기하고 위탁 생산 유지 또는 신규 공장 건설을 검토중이다. #
- Analog Devices
- Maxim Integrated: 아나로그 디바이스가 인수.
칭화유니그룹: 부채를 갚지 못해 법정관리에 들어섰으며, 국유화가 되었다.- 창신메모리
- 푸젠진화
- 보쉬: MEMS 시장에서 주도적인 위치에 있는 기업으로 자동차나 스마트폰 등 다양한 분야에 제품을 공급한다. 워낙 대기업이다보니 여러 사업에서 축적된 기술과 자본을 바탕으로 시장 침투를 가속화하고 있다. 차량용 반도체 시장에서 빠르게 성장하고 있는 상황.
팹리스 회사들은 설계 및 기술 개발은 하되 생산은 100% 위탁 생산하여 제품을 판매한다. 대표적인 업체로는 Apple, 퀄컴, 엔비디아, AMD, 미디어텍, 브로드컴이 있다. 팹리스는 반도체 관련 분야에 한해 적용되는 말이므로 공장이 없는 회사라고 무조건 팹리스라 하면 곤란하다.[1] 이와 반대되는 회사는 반도체 위탁생산을 맡는 파운드리로 대만의 TSMC, 한국의 삼성 파운드리 그리고 미국의 인텔 파운드리 서비스가 대표적이다.
현재 대한민국은 메모리 분야와 파운드리 분야에서 강세를 나타내고 있다. 대조적으로 로직 관련 설계 분야는 미개척 상태로 중국과 대만보다 뒤쳐져 있다.[2]
팹리스 회사는 제품의 마케팅이나 기술 개발에만 집중하고 생산은 파운드리 업체에 위탁함으로써 거액의 투자비를 절감할 수 있어 특화된 기업으로의 성장이 가능하다는 이점이 있다.
현재 대한민국은 메모리 분야와 파운드리 분야에서 강세를 나타내고 있다. 대조적으로 로직 관련 설계 분야는 미개척 상태로 중국과 대만보다 뒤쳐져 있다.[2]
팹리스 회사는 제품의 마케팅이나 기술 개발에만 집중하고 생산은 파운드리 업체에 위탁함으로써 거액의 투자비를 절감할 수 있어 특화된 기업으로의 성장이 가능하다는 이점이 있다.
1980년대 이전에 반도체 산업은 수직적으로 통합되었다. 반도체 기업은 스스로 실리콘 웨이퍼 제조 설비(팹)를 건설하여 운영했고 반도체 기업의 칩을 제조하는 공정 기술을 개발했다. 또한 생산된 칩을 패키징하거나 검사하는 것도 반도체 기업의 내부에서 실시됐다. 반면에 비공개 기업 투자의 도움으로 중소 기업이 성장하기 시작했다. 중소 기업은 숙련된 공학자가 뛰어난 칩 솔루션에 집중하여 칩 설계를 담당함으로써 기업가의 소질을 발휘하였다.
가장 기술 집약적인 산업에서 실리콘 제조 공정은 특히 설립한 지 얼마 안된 기업의 입장에서 비싸다. 그래서 신생 기업은 설계된 칩을 제조하기 위해서 종합반도체사에서 사용된 과잉 설비를 의지해야만 했다. 이것이 팹리스 사업 모델의 탄생이었다. 신생 반도체 기업은 제조 공장을 설립하지 않고도 집적회로를 생산했다. 동시에 파운드리 산업은 모리스 창 박사가 TSMC라는 기업을 설립함으로써 확립됐다. 파운드리 산업은 혁신적이고 선구적인 팹리스 기업과 연합하여 비경쟁적으로 제조 공급을 제공함으로써 팹리스 모델의 토대가 되었다.
1980년대에 팹리스 사업 모델이 확립되고 곧바로 "기회주의 도구"라고 날카롭게 비난받았다.
1990년대에 들어 엔비디아, 브로드컴과 자일링스같은 팹리스 기업은 시장에 안착했고 사이릭스같은 기업은 가격경쟁력이 있는 제품을 생산하여 컴퓨터 소자 사업에서 국제 시장을 선도했다.
1994년 FSA는 총수입이 2.5 억 달러를 넘는 3개 팹리스 기업 시러스 로직, 아답텍과 자일링스가 합류하여 설립됐다.
2007년 팹리스 모델은 반도체 사업에서 선호 사업 모델이 되었다.
2007년 기준, GSA는 년간 총수입이 100 만 달러를 초과하는 개별적인 10개 팹리스 기업의 합류로 변경되었다.
팹리스 모델은 주요 통합 소자 제조사 (IDM)의 사업방향 전환에 의하여 더욱 완벽한 사업 모델이 되었다. 예시로 코넥산트 시스템즈, 셈텍과 최근에는 LSI 로직도 합류했다. 프리스케일 세미컨덕터, 인피니언 테크놀로지스, 텍사스 인스트루먼트와 사이프러스 세미컨덕터를 포함하여 오늘날 유력한 주요 통합 소자 제조사는 중요한 제조 전략으로써 외주로 칩 제조의 실현을 꾸준히 적용하고 있다.
가장 기술 집약적인 산업에서 실리콘 제조 공정은 특히 설립한 지 얼마 안된 기업의 입장에서 비싸다. 그래서 신생 기업은 설계된 칩을 제조하기 위해서 종합반도체사에서 사용된 과잉 설비를 의지해야만 했다. 이것이 팹리스 사업 모델의 탄생이었다. 신생 반도체 기업은 제조 공장을 설립하지 않고도 집적회로를 생산했다. 동시에 파운드리 산업은 모리스 창 박사가 TSMC라는 기업을 설립함으로써 확립됐다. 파운드리 산업은 혁신적이고 선구적인 팹리스 기업과 연합하여 비경쟁적으로 제조 공급을 제공함으로써 팹리스 모델의 토대가 되었다.
1980년대에 팹리스 사업 모델이 확립되고 곧바로 "기회주의 도구"라고 날카롭게 비난받았다.
1990년대에 들어 엔비디아, 브로드컴과 자일링스같은 팹리스 기업은 시장에 안착했고 사이릭스같은 기업은 가격경쟁력이 있는 제품을 생산하여 컴퓨터 소자 사업에서 국제 시장을 선도했다.
1994년 FSA는 총수입이 2.5 억 달러를 넘는 3개 팹리스 기업 시러스 로직, 아답텍과 자일링스가 합류하여 설립됐다.
2007년 팹리스 모델은 반도체 사업에서 선호 사업 모델이 되었다.
2007년 기준, GSA는 년간 총수입이 100 만 달러를 초과하는 개별적인 10개 팹리스 기업의 합류로 변경되었다.
팹리스 모델은 주요 통합 소자 제조사 (IDM)의 사업방향 전환에 의하여 더욱 완벽한 사업 모델이 되었다. 예시로 코넥산트 시스템즈, 셈텍과 최근에는 LSI 로직도 합류했다. 프리스케일 세미컨덕터, 인피니언 테크놀로지스, 텍사스 인스트루먼트와 사이프러스 세미컨덕터를 포함하여 오늘날 유력한 주요 통합 소자 제조사는 중요한 제조 전략으로써 외주로 칩 제조의 실현을 꾸준히 적용하고 있다.
- 삼성 S.LSI: Exynos SoC, CIS(CMOS Image Sensor), PMIC(Power Management IC), DDI(Display Driver IC), Security IC와 같은 반도체 칩 설계만 전담하는 팹리스이다.
- 실리콘마이터스
- 현대모비스: 차량용 반도체 품귀현상으로 인해 자체 조달의 필요성을 느끼고 현대오트론의 반도체 부문을 인수하였다. 파운드리 회사인 DB하이텍과 손잡고 차량용 반도체 국산화를 추진하고 있다.
- 티엘아이 (상장)
- 동운아나텍 (상장)
- 픽셀플러스 (상장)
- 서울반도체 (중견)
- 아나패스 (상장)
- 이미지스 (상장)
- I&C 테크놀로지 (상장): 통신반도체 위주다.
- 칩스앤미디어 (상장)
- 퓨리오사AI (비상장): AI 반도체 설계기업이댜.
- 파두 (상장)
- 리밸리온 (비상장)
- 넥스트칩 (상장)
- 퀄리타스 반도체(상장)
- 실리콘아츠
- 쓰리에이로직스
미국에서는 어떠한 단말기 제조사라 할지라도 미국 팹리스가 아닌 다른 나라의 팹리스를 사용해서 미국 시장에 단말기를 출시를 하는 경우 이에 따른 해당 AP에 대한 특허료를 지불해야 미국에서 단말기 출시가 가능하다. 그 이유는 미국 내에서 통신전파 인증 특허 때문이다.
- 퀄컴 - 미국 이동통신사들이 모조리 퀄컴의 주주이다. 삼성전자가 미국에서 퀄컴 스냅드래곤 AP를 쓰는 이유다.
- 브로드컴 : 통신 장비 반도체에 특화된 기업. 르네사스 모바일을 이 회사가 인수했다.
- XILINX : FPGA 공급사
- 알테라 : FPGA 공급사
- Lattice Semiconductor : FPGA 공급사
- 마벨
- 기가디바이스
- Wiznet
- RichTek
- Advanced Analog Technology
- NovaTek
- MtekVision
[1] 팹리스는 반도체 업계에서만 쓰는 용어이기 때문. 패브리케이션이란 용어 자체가 반도체 생산을 한정해서 부르는 용어라고 써있었으나 사실이 아니다. 원자력계에서도 핵연료 제조를 fuel fabrication이라고 하는 등 패브리케이션이라는 말은 여러 곳에서 사용하지만 팹리스라는 말은 반도체 업계 외에서는 사용하지 않는다.[2] 개별 소자와 CMOS, DDI 등 시장 규모가 작은 니치 분야에서는 삼성전자와 서울반도체 등이 성과를 내고 있다.[3] Apple은 오직 자사의 제품에 탑재할 목적으로만 설계하며 외부 납품은 하지 않고 전량 자사에서 소화한다. 인텔로 이주하기 이전의 PowerPC 시리즈나 현재의 Apple Silicon 라인업 전부를 위탁 생산하고 있다.[4] 모기업은 일본 기업이나 회사 법인이 위치한 지역은 영국인 유럽 회사이다.
2019년 1분기 기준, 삼성전자가 2위 까지 올라왔고 점유율도 상당히 많이 상승하였다.
2020년 1분기 기준, 삼성전자의 점유율은 주춤한 반면 TSMC의 점유율이 대폭 상승하였다.
2020년 2분기 기준, 삼성전자가 TSMC의 점유율을 일부 가져온듯한 모양새이다.[1]
2020년 3분기 추정 기준 (2020.08.25), 삼성전자의 점유율이 다시 감소하고 TSMC의 점유율이 상승하였다.
2020년 4분기 기준 (2021.06.01), UMC와 글로벌파운드리의 순위가 역전되었다.
2021년 4분기 기준 (2022.03.15)
2022년 1분기 기준 (2022.06.20), S22 수율 논란으로 점유율 소폭 하락.#
2022년 2분기 기준 (2022.09.28)
파운드리(Foundry)란, 반도체 산업에서 외부 업체가 설계한 반도체 제품을 위탁받아 생산, 공급하는 공장을 가진 '반도체 위탁 생산' 업체를 말한다. 즉, 팹리스 업체와 반대로 설계와 기술 개발을 배제하고 팹을 통한 반도체 생산에 치중하는 제조 업체들이다. 프론트엔드의 후반, 공정단에만 치중하는 업체라고 보면 된다.
본래 파운드리란 주조공정을 통해 금속제품을 생산하는 공장으로, 금속을 녹여 거푸집에 넣고 가공하는 생산시설인 주조소에서 유래했다.
반도체 제조회사가 설계에 따라 제조만 담당하는 파운드리 업체로 탈바꿈하는 추세의 원인은 여러 가지가 있다. 보통은 설계능력의 한계로 시장 수요를 따라가지 못하여 도태된 경우가 많다. 그 외에는 수익성의 향상을 위한 조치인데, 기밀 유지에 민감한 반도체 업계의 특성상 설계를 같이 하는 회사에는 외주를 주기 어렵기 때문에 설계 부분을 강제적으로 분리시키는 것이다.
본래 파운드리란 주조공정을 통해 금속제품을 생산하는 공장으로, 금속을 녹여 거푸집에 넣고 가공하는 생산시설인 주조소에서 유래했다.
반도체 제조회사가 설계에 따라 제조만 담당하는 파운드리 업체로 탈바꿈하는 추세의 원인은 여러 가지가 있다. 보통은 설계능력의 한계로 시장 수요를 따라가지 못하여 도태된 경우가 많다. 그 외에는 수익성의 향상을 위한 조치인데, 기밀 유지에 민감한 반도체 업계의 특성상 설계를 같이 하는 회사에는 외주를 주기 어렵기 때문에 설계 부분을 강제적으로 분리시키는 것이다.
1980년대 반도체 연구자들과 뛰어난 기술력을 가졌지만 자본 및 생산시설이 부족한 반도체 설계업체들은 종합반도체사의 과잉설비를 이용해야 했으나, 이런 업체들의 생산소요를 안정적으로 감당할 수 있는 파운드리 업체의 필요성이 인지되기 시작했다. 1981년 서던 캘리포니아 대학교 정보과학부에서 MOSIS(metal-oxide-semiconductor implementation sevice)라는 이름으로 멀티프로젝트 웨이퍼를 주문하기 시작했고 이러한 배경과 맞물려 창업한 TSMC는 팹리스 회사들의 기반을 제공하며 성장하게 되었고, 삼성전자와 인텔을 비롯한 IDM 업체들 또한 파운드리 사업을 분리하는 움직임을 보이게 되었다.
Top 10 Foundries Post Record | ||||||||||||||
업체 | 2019.Q1 | 2020.Q1 | 2020.Q2 | 2020.Q3 | 2020.Q4 | 2021.Q1 | 2021.Q4 | 2022.Q1 | 2022.Q2 | |||||
48.1% | 54.1% | 51.5% | 53.9% | 54.0% | 54.4% | 52.1% | 53.6% | 53.4% | ||||||
19.1% | 15.9% | 18.8% | 17.4% | 17.8% | 17.3% | 18.3% | 16.3% | 16.5% | ||||||
7.2% | 7.4% | 7.3% | 7.0% | 6.8% | 7.1% | 7.0% | 6.9% | 7.2% | ||||||
8.4% | 7.7% | 7.4% | 7.0% | 6.6% | 5.5% | 6.1% | 5.9% | 5.9% | ||||||
4.5% | 4.5% | 4.8% | 4.5% | 4.2% | 4.7% | 5.2% | 5.6% | 5.6% | ||||||
2019년 1분기 기준, 삼성전자가 2위 까지 올라왔고 점유율도 상당히 많이 상승하였다.
2020년 1분기 기준, 삼성전자의 점유율은 주춤한 반면 TSMC의 점유율이 대폭 상승하였다.
2020년 2분기 기준, 삼성전자가 TSMC의 점유율을 일부 가져온듯한 모양새이다.[1]
2020년 3분기 추정 기준 (2020.08.25), 삼성전자의 점유율이 다시 감소하고 TSMC의 점유율이 상승하였다.
2020년 4분기 기준 (2021.06.01), UMC와 글로벌파운드리의 순위가 역전되었다.
2021년 4분기 기준 (2022.03.15)
2022년 1분기 기준 (2022.06.20), S22 수율 논란으로 점유율 소폭 하락.#
2022년 2분기 기준 (2022.09.28)
- 파운드리 업체는 완성된 칩을 생산해 파는 게 아니고 실리콘웨이퍼에 고객이 설계한 대로 특정 공정으로 처리해서 웨이퍼 채로 납품한다. 이를 검사하고 잘라서 칩으로 만드는 것은 기본적으론 다른 반도체 패키징 업체가 담당한다. 따라서 가격도 칩 당 얼마가 아니고 특정공정으로 처리한 웨이퍼 1장당으로 매긴다. 예를 들어 14nm FinFET 공정 300mm 웨이퍼 1장 당 1200달러 이런 식이다. 양품칩 수율은 고객의 설계에 따라 다르므로 기본적으로 고객의 책임이고 납품가격과 큰 관계없다.
- 팹리스 업체가 설계한 칩을 파운드리 업체에 생산을 의뢰하기 위해 설계와 레이아웃과 검증을 끝내는 것을 tape out이라고 한다. 이때 회로도가 아니라 배치가 끝난 도형정보로 이걸 기계가공 NC 머신에 종이테이프로 입력하듯 물리적 마스크를 만든다. 도형정보를 보통 Gerber file을 이용하였는데, 기계 설계용 프로그램 AutoCAD의 DXF 파일에 해당하였다. 그러나 최근에는 Gerber 도 해상도가 떨어져 잘 쓰지 않는다.
대만의 반도체 산업 진흥 프로젝트의 일환으로 1987년 2월 21일에 공기업으로 설립됐다. 구체적인 날짜는 2001년부터 2014년까지 회계 리포트의 회사 프로파일 섹션에 언급되어 있다.
설립 당시에는 대만 행정원 소속의 산업기술연구회에서 전액 출자했다. 다만 직후 소수 지분으로 네덜란드의 필립스가 출자를 했고, 초반에는 후한 기술지원도 해줬다. 1992년 민영화되는 과정에서 정부 지분은 주식시장에 전량 공개 매각됐다고는 하나 지금도 여전히 지분의 6.68%는 대만 행정원 국가발전기금이 보유하고 있다.기사 링크
당시 반도체가 '산업의 쌀'로 불리며 막대한 잠재력을 드러내는 것을 보면서, 전자산업을 중시했던 대만도 반도체 시장 진입의 필요성은 인식하고 있었다. 하지만 대만은 중소기업 중심의 경제 구조라 대규모 설비 투자를 감당할 만한 기업이 변변치 않았고, 이미 마이크로프로세서와 메모리 반도체 시장을 미국, 일본 기업들이 공고하게 장악하고 있는 상황에서 시장 진입 전략도 마땅하지 않았다. 이때 아이디어를 제시한 것이 당시 대만 정부 산하 공업기술연구원 원장이었던 장중머우(張忠謀) 박사였다. 장중머우는 텍사스 인스트루먼트 사에서 25년간 재직하며 반도체 사업부 부사장까지 지낸 인물로, 당시 설계부터 제조까지 도맡아 했던 다른 거대 반도체 기업과 달리 위탁생산에만 전념하는 파운드리 사업이 유망하다는 점을 간파했다. 그리고 대만 정부를 설득해 TSMC를 설립하고 CEO를 맡게 된다.
TSMC는 타 기업으로부터 설계도를 받아 반도체를 위탁 생산하는 기업이다. 삼성전자와 SK하이닉스, 인텔 등은 설계 능력을 갖추고 있으므로 IDM(Integrated Device Manufacturer)으로 분류되는 반면에 TSMC는 설계는 하지 않고 팹만 운영하는 순수한 파운드리 업체이다.[3] 따라서 흔히 말하는 '이름없는 회사'였고, 오랫동안 모국인 대만 사람이나 컴퓨터에 특별히 관심이 있는 사람이 아니면 잘 모르는 회사였다.
반면 하드웨어(특히 GPU) 소식을 자주 접하는 이들은 좋든 싫든 알게 되는 이름 중 하나였다. 알 사람들컴덕들은 다 알고 있는 업체. 사실 일반 소비자들이 파운드리 업체의 동향에 관심을 가지는 경우는 시장에 제품이 턱없이 부족하게 풀렸을 때가 태반이라... 여하튼 팹리스로 전환한 AMD의 CPU도 생산하며 좋은 의미로든 안 좋은 의미로든 더욱 컴덕들의 주목을 받고 있다. 사람들에게 알려진 것은 2009년 상반기에 혜성처럼 등장했다가 혜성처럼 사라진(?) AMD의 라데온 HD 4770이 TSMC의 생산 효율 문제로 보급되지 못한 사건이 일어났을 때이다. 이때 출고가 $140 였던 라데온 HD 4770이 재고 부족으로 20만 원이 넘게 폭등했다. 이때부터 파코즈 등의 커뮤니티들에서는 '이게 다 TSMC 때문이다'라는 말이 유행하기도 했다.
2010년 이래로 스마트폰 시장이 커지고 AP제조 시장규모도 커짐에 따라 TSMC의 이름도 많이 언급되었다. 국내에는 RAM을 주력으로 했던 삼성이 엑시노스로 AP 시장에 공을 기울이면서 경쟁자였던 애플/TSMC의 이름도 함께 알려지기 시작했다. 특히 애플이 인텔CPU에서 독립하여 M시리즈를 본격적으로 도입하면서, 애플이 TSMC에 크게 투자하면서 더 이름이 알려졌다.
2020년대에 들어 반도체가 경제를 넘어 국제정치적 이슈로 부각되면서, 더 많은 이들에게 존재가 알려졌다.
2020년 1분기에는 5G 시장이 커지는 것에 힘입어 2배 수익을 올렸다. #
2022년 3분기 매출에서 삼성전자를 추월할 것이라는 보도가 나왔고, # 실제로 분기 매출이 삼성전자보다 약 2조원 앞선 것으로 드러나며 TSMC가 사상 최초로 세계 반도체 제조사 매출 순위 1위로 등극했다.# 이는 대만 기업 최초이자 파운드리 업체 최초이기도 하며, 종합 반도체 상표가 1위 자리를 내준 최초의 사건이기도 하다.
2023년 1분기 기준, TSMC와 삼성 파운드리가 3nm 공정 양산을 앞두면서 인텔보다 앞서 있는 상태이다. 세계 점유율 또한 TSMC가 59%를 차지해 1위를 하며 2위인 삼성 파운드리가 13%를 차지한 것보다 4~5배 더 압도적인 점유율을 보여주고 있다.#
2024년 2월 일본 구마모토현 공장 증설을 발표했으며, 같은 달에 가동을 시작했다.
2024년 4월 3일 대만에 발생한 규모 7.2의 강진이 이 회사에도 어느 정도 영향이 미쳤다. 자세한 건 2024년 대만 화롄 지진 참조.
2024년 4월 8일 미국 정부가 미국 내 반도체 공장 설립 보조금으로 66억 달러의 보조금과 50억 달러의 저금리 대출을 제공하겠다고 밝혔다.[4] 이는 당초 예상되었던 금액을 훨씬 상회하는 수준이며, TSMC는 250억 달러를 추가로 들이며 2030년까지 애리조나에서 세 번째 팹까지 건설하겠다는 계획을 발표하며 화답했다. TSMC의 애리조나 투자는 미국 역대 최대 규모의 외국인 직접투자액이며, 26,000명 이상의 제조업과 건설업 고용을 창출할 전망이다.
2024년 4월 18일, 화롄 지진이라는 악재에도 불구하고 기존에 제시한 가이던스 최상단에 해당하는 수준의 준수한 실적을 보여주며 전날 ASML발 반도체 섹터 위기론을 어느 정도 잠재웠다. 다음 분기에도 향상된 매출을 예고했다. 다만 가장 최신 공정인 3nm 매출 비중이 직전 분기 15%에서 크게 하락한 9%를 기록했다는 점이 흠이었다.
7월 8일, M7과 사우디 아람코에 이어 역대 기업 중 9번째로 장중 시가총액 1조 달러를 돌파했다.
설립 당시에는 대만 행정원 소속의 산업기술연구회에서 전액 출자했다. 다만 직후 소수 지분으로 네덜란드의 필립스가 출자를 했고, 초반에는 후한 기술지원도 해줬다. 1992년 민영화되는 과정에서 정부 지분은 주식시장에 전량 공개 매각됐다고는 하나 지금도 여전히 지분의 6.68%는 대만 행정원 국가발전기금이 보유하고 있다.기사 링크
당시 반도체가 '산업의 쌀'로 불리며 막대한 잠재력을 드러내는 것을 보면서, 전자산업을 중시했던 대만도 반도체 시장 진입의 필요성은 인식하고 있었다. 하지만 대만은 중소기업 중심의 경제 구조라 대규모 설비 투자를 감당할 만한 기업이 변변치 않았고, 이미 마이크로프로세서와 메모리 반도체 시장을 미국, 일본 기업들이 공고하게 장악하고 있는 상황에서 시장 진입 전략도 마땅하지 않았다. 이때 아이디어를 제시한 것이 당시 대만 정부 산하 공업기술연구원 원장이었던 장중머우(張忠謀) 박사였다. 장중머우는 텍사스 인스트루먼트 사에서 25년간 재직하며 반도체 사업부 부사장까지 지낸 인물로, 당시 설계부터 제조까지 도맡아 했던 다른 거대 반도체 기업과 달리 위탁생산에만 전념하는 파운드리 사업이 유망하다는 점을 간파했다. 그리고 대만 정부를 설득해 TSMC를 설립하고 CEO를 맡게 된다.
TSMC는 타 기업으로부터 설계도를 받아 반도체를 위탁 생산하는 기업이다. 삼성전자와 SK하이닉스, 인텔 등은 설계 능력을 갖추고 있으므로 IDM(Integrated Device Manufacturer)으로 분류되는 반면에 TSMC는 설계는 하지 않고 팹만 운영하는 순수한 파운드리 업체이다.[3] 따라서 흔히 말하는 '이름없는 회사'였고, 오랫동안 모국인 대만 사람이나 컴퓨터에 특별히 관심이 있는 사람이 아니면 잘 모르는 회사였다.
반면 하드웨어(특히 GPU) 소식을 자주 접하는 이들은 좋든 싫든 알게 되는 이름 중 하나였다. 알 사람들
2010년 이래로 스마트폰 시장이 커지고 AP제조 시장규모도 커짐에 따라 TSMC의 이름도 많이 언급되었다. 국내에는 RAM을 주력으로 했던 삼성이 엑시노스로 AP 시장에 공을 기울이면서 경쟁자였던 애플/TSMC의 이름도 함께 알려지기 시작했다. 특히 애플이 인텔CPU에서 독립하여 M시리즈를 본격적으로 도입하면서, 애플이 TSMC에 크게 투자하면서 더 이름이 알려졌다.
2020년대에 들어 반도체가 경제를 넘어 국제정치적 이슈로 부각되면서, 더 많은 이들에게 존재가 알려졌다.
2020년 1분기에는 5G 시장이 커지는 것에 힘입어 2배 수익을 올렸다. #
2022년 3분기 매출에서 삼성전자를 추월할 것이라는 보도가 나왔고, # 실제로 분기 매출이 삼성전자보다 약 2조원 앞선 것으로 드러나며 TSMC가 사상 최초로 세계 반도체 제조사 매출 순위 1위로 등극했다.# 이는 대만 기업 최초이자 파운드리 업체 최초이기도 하며, 종합 반도체 상표가 1위 자리를 내준 최초의 사건이기도 하다.
2023년 1분기 기준, TSMC와 삼성 파운드리가 3nm 공정 양산을 앞두면서 인텔보다 앞서 있는 상태이다. 세계 점유율 또한 TSMC가 59%를 차지해 1위를 하며 2위인 삼성 파운드리가 13%를 차지한 것보다 4~5배 더 압도적인 점유율을 보여주고 있다.#
2024년 2월 일본 구마모토현 공장 증설을 발표했으며, 같은 달에 가동을 시작했다.
2024년 4월 3일 대만에 발생한 규모 7.2의 강진이 이 회사에도 어느 정도 영향이 미쳤다. 자세한 건 2024년 대만 화롄 지진 참조.
2024년 4월 8일 미국 정부가 미국 내 반도체 공장 설립 보조금으로 66억 달러의 보조금과 50억 달러의 저금리 대출을 제공하겠다고 밝혔다.[4] 이는 당초 예상되었던 금액을 훨씬 상회하는 수준이며, TSMC는 250억 달러를 추가로 들이며 2030년까지 애리조나에서 세 번째 팹까지 건설하겠다는 계획을 발표하며 화답했다. TSMC의 애리조나 투자는 미국 역대 최대 규모의 외국인 직접투자액이며, 26,000명 이상의 제조업과 건설업 고용을 창출할 전망이다.
2024년 4월 18일, 화롄 지진이라는 악재에도 불구하고 기존에 제시한 가이던스 최상단에 해당하는 수준의 준수한 실적을 보여주며 전날 ASML발 반도체 섹터 위기론을 어느 정도 잠재웠다. 다음 분기에도 향상된 매출을 예고했다. 다만 가장 최신 공정인 3nm 매출 비중이 직전 분기 15%에서 크게 하락한 9%를 기록했다는 점이 흠이었다.
7월 8일, M7과 사우디 아람코에 이어 역대 기업 중 9번째로 장중 시가총액 1조 달러를 돌파했다.
파운드리 업계 선두 기업으로, 2023년 1분기 기준 점유율은 59%이다. 2위 삼성 파운드리 13%, 3위 글로벌파운드리 7%. 생산 규모는 2022년 기준으로 12인치(300mm) 웨이퍼 환산 월간 150만 장 규모이다. 삼성전자는 12인치 웨이퍼 환산 기준 월간 50만 장 규모의 생산 능력을 갖췄다.
2010년대 이후 팹리스 혹은 IDM 업체의 절대다수는 TSMC에 일부 혹은 전부 하청을 맡길 수밖에 없는 구조이다. Apple, Qualcomm, VIA, NVIDIA, AMD, MediaTek 등과 같은 큼직한 기업들이 주요 고객이다. 품질 및 양산 능력이 업계 1위이며 Intel도 주문 물량이 밀려서 자사가 생산량을 감당할 수 없을 경우, 유일하게 파운드리를 주는 데가 바로 TSMC다. 소위 말해서, 갑들이 줄을 서야 하는 슈퍼 을이라고 할 수 있다. 특히 Apple의 경우 매년 주문하는 Apple Silicon의 물량이 수천만 개로 엄청나기에 언제나 TSMC의 최신 공정을 독차지하는 상황이 반복되고 있는데, 이러한 상황에 불만을 가진 몇몇 기업들이 삼성파운드리로 몰려가기도 했다. 예를 들어 Qualcomm이 스냅드래곤 835의 초기 물량을 삼성전자에 전량 위탁했는데 이것은 전례가 없던 일이다. 덕분에 경쟁사인 LG의 LG G6은 스냅드래곤 821을 탑재했다.
2010년대 이후 팹리스 혹은 IDM 업체의 절대다수는 TSMC에 일부 혹은 전부 하청을 맡길 수밖에 없는 구조이다. Apple, Qualcomm, VIA, NVIDIA, AMD, MediaTek 등과 같은 큼직한 기업들이 주요 고객이다. 품질 및 양산 능력이 업계 1위이며 Intel도 주문 물량이 밀려서 자사가 생산량을 감당할 수 없을 경우, 유일하게 파운드리를 주는 데가 바로 TSMC다. 소위 말해서, 갑들이 줄을 서야 하는 슈퍼 을이라고 할 수 있다. 특히 Apple의 경우 매년 주문하는 Apple Silicon의 물량이 수천만 개로 엄청나기에 언제나 TSMC의 최신 공정을 독차지하는 상황이 반복되고 있는데, 이러한 상황에 불만을 가진 몇몇 기업들이 삼성파운드리로 몰려가기도 했다. 예를 들어 Qualcomm이 스냅드래곤 835의 초기 물량을 삼성전자에 전량 위탁했는데 이것은 전례가 없던 일이다. 덕분에 경쟁사인 LG의 LG G6은 스냅드래곤 821을 탑재했다.
대만은 물론이고 동아시아 증시에서 시가총액이 가장 높은 기업이다. 2023년 3월 시가총액 전 세계 10위로, 사우디 아람코에 이은 아프로-유라시아 대륙 전체 2위를 기록하고 있다.
과거 기록을 보자면, 2017년 하반기를 기준으로 TSMC는 약 200조 원 전후다.참고로 회사 규모는 2017년 매출 328억 달러, 영업이익 130억 달러, 자산 670억 달러 (자본 522억 달러), 시가총액 1800억 달러, 종업원 4만 7천 명 정도 된다. 한국에서 주로 비교 상대가 되는 삼성전자가 동시기 약 300~350조 원대 전후였다. 파운드리 업계에서는 TSMC가 독보적인 입지를 차지하고 있어 더군다나 삼성은 온갖 제품을 다 생산하며 수직계열화도 완료된 상태라는 것을 고려한다면... 매출은 메모리 및 비메모리 분야를 전부 합쳐 세계 4위권을 넘나들고 있으며 한 때 인텔의 시가총액을 추월했었지만 2019년 7월 초 기준으로는 원화기준 TSMC는 230조 원가량이며 인텔이 250조 원가량이므로 다시 인텔이 위로 올라왔다.
2019년 11월 22일 기준으로 시총이 삼성전자를 뛰어넘었다는 여러 기사가 보도됐으나, 이는 삼성전자의 우선주 총액을 고려하지 않은 잘못된 소식이다. 보통주와 우선주를 합하면 아직도 삼성전자의 시가총액이 더 높았다.[5] 기사 링크
그러나 격차를 점점 좁혀가면서 2020년 7월 삼성전자를 추월하는 데에 결국 성공했다. 우선주를 포함한 삼성전자 시가총액이 350조 가량인 데 반해 TSMC는 370조 이상을 기록하고 있다. 이로써 TSMC는 시가총액 기준으로 세계 반도체 회사 1위가 됐다. #
2020년 7월 말, 삼전의 시총이 우선주 포함 350조를 횡보하는 가운데 TSMC의 시총은 400조를 넘나들고 있고, 2020년 10월에는 4,100억 달러로 달러값이 많이 낮아진 걸 감안해도 약 470조 원에 달하는 시가총액을 보여 삼성전자 대비 100조 원 정도 시가총액이 커졌다. 다만 이후 2020년 연말 삼성전자의 우선주 포함 시가총액이 540조를 돌파하며 TSMC를 다시 추월했다.
2021년 1월 삼성전자의 시총은 우선주를 포함 585조 원인 반면 TSMC는 한화로 600조를 돌파, 614조 원에 달하고 있다. 그러나 2021년 2~3월 대만이 수십 년 만에 최악의 가뭄을 기록했는데, 가뭄으로 인해 반도체 제조에 필요한 깨끗한 물 공급을 대만 정부에서 줄이게 됐다. 이에 TSMC는 물 공급 감축 조치가 생산에 영향을 미치지 못한다고 했다. 게다가 일반적으로 금리가 급등하면 채권 대비 주식의 매력도가 떨어져 주가는 하락하는데 미국 10년 만기 국채금리가 급등하면서 주가가 고점 대비 10% 이상 하락했다. 3월 26일 기준 TSMC의 시가총액은 591조 원 가량이다.
다만 웨이퍼 부족 현상이 심화되고 있고, TSMC는 웨이퍼 가격 인상 후에도 이미 애플, AMD 등 최신 공정이 적용된 제품을 기다리는 큰 손들이 줄을 서 있기에 여전히 시장의 우월적 지위를 유지하고 있다.
2021년 5월 삼성전자의 시총은 우선주를 포함 545조 원으로 줄어든 반면 TSMC는 한화로 640조를 돌파해 100조 원 이상 차이가 벌어졌다. 그러나 TSMC의 시가총액이 삼성전자를 추월했다고 매출 등 전체 기업 규모에서도 삼성전자를 압도한 것은 아니라고 할 수 있다.
2020년 삼성전자 매출 236조, 영업이익 36조 원, 반도체 부문 매출 73조, 영업이익 20조 원인 데 반해 TSMC의 2020년 매출은 약 53조 원, 영업이익 22.4조 원으로, 종합가전회사인 삼성전자와 비교해서 시총이 앞선다고 완전히 압도했다고 보긴 어렵다. 매출과 영업이익 등 현재의 실적은 시가총액 등 기업가치와 큰 상관성은 있지만 언제나 일치하지는 않는다는 것도 알 필요가 있다. 미국의 대표적인 비메모리 반도체 기업 인텔은 2020년 매출 86조에 영업이익 26조로 TSMC와 삼성전자 반도체 부분의 실적을 모두 압도하지만 시가총액은 250조 수준으로 두 기업에 비해 크게 떨어지는 모습을 보여준다. 삼성전자는 메모리>휴대폰>비메모리 순으로 기업가치를 평가받는 기업인지라 파운드리 하나만의 사업 분야를 가진 TSMC와 실적을 두고 1:1로 기업 밸류를 매길 형편이 아니기도 하고 말이다.
다만, 반도체 분야에서도 그간 삼성전자가 압도해왔던 것이 2020년을 기점으로 영업이익에서 역전됐다. 2021년 9월 기준으로 TSMC는 세계 8위를 기록하고 7위인 테슬라를 크게 위협하고 있다. 비교 대상인 삼성전자는 15위권 안에 들지 못했다
특히, 성장률 역시 삼성전자와 큰 차이가 나는데 지난 5년 동안 TSMC는 매출 성장률 80%, 삼성전자는 매출 성장률 18%에 불과했고, 10년으로 보면 TSMC는 258%, 삼성전자는 53%로 기업 가치 측정에 가장 중요한 요소 중 하나인 성장률에서 큰 차이를 보여주었다.
그러나 2022년 1월 17일자 시가총액과 비교했을 때, 4월 27일 시가총액과 비교해서 한국 돈으로 150조 원이 증발했다.
2022년 8월 기준, TSMC는 시가총액 4462억달러(583조 1,834억 원)로 전 세계 11위 초기업에 올라 있다. 같은 기간 삼성전자의 시가총액은 3147억 달러(411조 3,129억 원)로 전 세계 24위에 그친다. #
2024년 5월 시가총액이 8300억 달러를 돌파하면서 세계 기업 시가총액 9위, 비미국기업으로선 사우디 아람코에 이어 두 번째로 시가총액 10위권에 안착하였다. 이는 무려 대만의 1년 GDP보다 높은 금액으로, 2023년부터 이어진 AI 열풍과 미국 최우량 테크 기업들의 엄청난 반도체 수요로 인해 전년 동분기 대비 주가가 무려 53%나 상승하면서 동아시아 최대의 기업으로 발돋음했다. 시장점유율도 덩달아 폭증해 반도체 위탁생산 시장의 62%를 독점하게 되었다.
2024년 7월 기준 시가총액은 9600억 달러를 넘어서, 대만 주식시장 전체 시가총액의 절반을 차지하고 있다. 대만 내 시가총액 2위 기업인 폭스콘과는 열 배 가까이 차이가 나는 수준. 그야말로 대만이라는 국가 전체를 좌지우지하는 수준이다.
과거 기록을 보자면, 2017년 하반기를 기준으로 TSMC는 약 200조 원 전후다.참고로 회사 규모는 2017년 매출 328억 달러, 영업이익 130억 달러, 자산 670억 달러 (자본 522억 달러), 시가총액 1800억 달러, 종업원 4만 7천 명 정도 된다. 한국에서 주로 비교 상대가 되는 삼성전자가 동시기 약 300~350조 원대 전후였다. 파운드리 업계에서는 TSMC가 독보적인 입지를 차지하고 있어 더군다나 삼성은 온갖 제품을 다 생산하며 수직계열화도 완료된 상태라는 것을 고려한다면... 매출은 메모리 및 비메모리 분야를 전부 합쳐 세계 4위권을 넘나들고 있으며 한 때 인텔의 시가총액을 추월했었지만 2019년 7월 초 기준으로는 원화기준 TSMC는 230조 원가량이며 인텔이 250조 원가량이므로 다시 인텔이 위로 올라왔다.
2019년 11월 22일 기준으로 시총이 삼성전자를 뛰어넘었다는 여러 기사가 보도됐으나, 이는 삼성전자의 우선주 총액을 고려하지 않은 잘못된 소식이다. 보통주와 우선주를 합하면 아직도 삼성전자의 시가총액이 더 높았다.[5] 기사 링크
그러나 격차를 점점 좁혀가면서 2020년 7월 삼성전자를 추월하는 데에 결국 성공했다. 우선주를 포함한 삼성전자 시가총액이 350조 가량인 데 반해 TSMC는 370조 이상을 기록하고 있다. 이로써 TSMC는 시가총액 기준으로 세계 반도체 회사 1위가 됐다. #
2020년 7월 말, 삼전의 시총이 우선주 포함 350조를 횡보하는 가운데 TSMC의 시총은 400조를 넘나들고 있고, 2020년 10월에는 4,100억 달러로 달러값이 많이 낮아진 걸 감안해도 약 470조 원에 달하는 시가총액을 보여 삼성전자 대비 100조 원 정도 시가총액이 커졌다. 다만 이후 2020년 연말 삼성전자의 우선주 포함 시가총액이 540조를 돌파하며 TSMC를 다시 추월했다.
2021년 1월 삼성전자의 시총은 우선주를 포함 585조 원인 반면 TSMC는 한화로 600조를 돌파, 614조 원에 달하고 있다. 그러나 2021년 2~3월 대만이 수십 년 만에 최악의 가뭄을 기록했는데, 가뭄으로 인해 반도체 제조에 필요한 깨끗한 물 공급을 대만 정부에서 줄이게 됐다. 이에 TSMC는 물 공급 감축 조치가 생산에 영향을 미치지 못한다고 했다. 게다가 일반적으로 금리가 급등하면 채권 대비 주식의 매력도가 떨어져 주가는 하락하는데 미국 10년 만기 국채금리가 급등하면서 주가가 고점 대비 10% 이상 하락했다. 3월 26일 기준 TSMC의 시가총액은 591조 원 가량이다.
다만 웨이퍼 부족 현상이 심화되고 있고, TSMC는 웨이퍼 가격 인상 후에도 이미 애플, AMD 등 최신 공정이 적용된 제품을 기다리는 큰 손들이 줄을 서 있기에 여전히 시장의 우월적 지위를 유지하고 있다.
2021년 5월 삼성전자의 시총은 우선주를 포함 545조 원으로 줄어든 반면 TSMC는 한화로 640조를 돌파해 100조 원 이상 차이가 벌어졌다. 그러나 TSMC의 시가총액이 삼성전자를 추월했다고 매출 등 전체 기업 규모에서도 삼성전자를 압도한 것은 아니라고 할 수 있다.
2020년 삼성전자 매출 236조, 영업이익 36조 원, 반도체 부문 매출 73조, 영업이익 20조 원인 데 반해 TSMC의 2020년 매출은 약 53조 원, 영업이익 22.4조 원으로, 종합가전회사인 삼성전자와 비교해서 시총이 앞선다고 완전히 압도했다고 보긴 어렵다. 매출과 영업이익 등 현재의 실적은 시가총액 등 기업가치와 큰 상관성은 있지만 언제나 일치하지는 않는다는 것도 알 필요가 있다. 미국의 대표적인 비메모리 반도체 기업 인텔은 2020년 매출 86조에 영업이익 26조로 TSMC와 삼성전자 반도체 부분의 실적을 모두 압도하지만 시가총액은 250조 수준으로 두 기업에 비해 크게 떨어지는 모습을 보여준다. 삼성전자는 메모리>휴대폰>비메모리 순으로 기업가치를 평가받는 기업인지라 파운드리 하나만의 사업 분야를 가진 TSMC와 실적을 두고 1:1로 기업 밸류를 매길 형편이 아니기도 하고 말이다.
다만, 반도체 분야에서도 그간 삼성전자가 압도해왔던 것이 2020년을 기점으로 영업이익에서 역전됐다. 2021년 9월 기준으로 TSMC는 세계 8위를 기록하고 7위인 테슬라를 크게 위협하고 있다. 비교 대상인 삼성전자는 15위권 안에 들지 못했다
특히, 성장률 역시 삼성전자와 큰 차이가 나는데 지난 5년 동안 TSMC는 매출 성장률 80%, 삼성전자는 매출 성장률 18%에 불과했고, 10년으로 보면 TSMC는 258%, 삼성전자는 53%로 기업 가치 측정에 가장 중요한 요소 중 하나인 성장률에서 큰 차이를 보여주었다.
그러나 2022년 1월 17일자 시가총액과 비교했을 때, 4월 27일 시가총액과 비교해서 한국 돈으로 150조 원이 증발했다.
2022년 8월 기준, TSMC는 시가총액 4462억달러(583조 1,834억 원)로 전 세계 11위 초기업에 올라 있다. 같은 기간 삼성전자의 시가총액은 3147억 달러(411조 3,129억 원)로 전 세계 24위에 그친다. #
2024년 5월 시가총액이 8300억 달러를 돌파하면서 세계 기업 시가총액 9위, 비미국기업으로선 사우디 아람코에 이어 두 번째로 시가총액 10위권에 안착하였다. 이는 무려 대만의 1년 GDP보다 높은 금액으로, 2023년부터 이어진 AI 열풍과 미국 최우량 테크 기업들의 엄청난 반도체 수요로 인해 전년 동분기 대비 주가가 무려 53%나 상승하면서 동아시아 최대의 기업으로 발돋음했다. 시장점유율도 덩달아 폭증해 반도체 위탁생산 시장의 62%를 독점하게 되었다.
2024년 7월 기준 시가총액은 9600억 달러를 넘어서, 대만 주식시장 전체 시가총액의 절반을 차지하고 있다. 대만 내 시가총액 2위 기업인 폭스콘과는 열 배 가까이 차이가 나는 수준. 그야말로 대만이라는 국가 전체를 좌지우지하는 수준이다.
1970년대 이후 중국 본토의 국제적 지위가 강화된 반면, 세계 거의 모든 국가들과 단교하며 국제사회의 왕따로 전락했던 대만이 오늘날 세계 경제, 더 나아가 외교적으로 중요성을 다시 인정받게 된 배경에서도 TSMC가 지대한 기여를 하고 있다. TSMC는 여러 측면에서 대만의 가장 중요한 밥줄이라는 뜻이며 한국으로 치면 가히 삼성과 비슷한 포지션이다. 특히 반도체 부문이 미중 무역 전쟁에서 가장 치열한 전선으로 부각되면서, TSMC의 가치는 더욱 주목받는 추세다. 당연히 대만 내에서의 위상은 현재 한국의 삼성, LG 이상이다. 이름만 들어도 알만한 비메모리 반도체 회사의 칩에 'Taiwan'이 찍혀 있다면, 사실상 모두 TSMC가 만든 분량이라고 해도 무방할 정도. 그래서 대만에서는 '나라를 지키는 신령스러운 산'이라는 의미의 호국신산(護國神山)이라고까지 불린다.#
2020년대 코로나19를 비롯해 자동차에 들어가는 등 필수품이 되어 불어닥친 전세계의 반도체 공급 차질로 인해 TSMC의 영향력이 더욱 커지고 있다. 현대의 모든 전자제품에는 반도체가 들어가며, 그 수요는 갈수록 늘어가는 추세이다. 더욱이 미국은 중국을 견제하기 위해 반도체 규제 동맹을 만들기도 했다.
이 때문에 다른 나라들이 대만 외교관계를 설정할 때 TSMC를 빼놓고 이야기할 수 없으며, 우크라이나 전쟁 이후로 중국의 대만 침공 우려도 커지는 가운데 여러 나라들은 '대만을 침공하는 것보다 TSMC 반도체 공급 차질이 생기는 게 더 큰 문제'라고 걱정할 정도이다. 2022년 10월 대만 언론들은 미국 내에서 떠오르는 중국의 대만 침공 대처방안 중 하나로 대만이 침공받는 즉시 미국이 TSMC 공장들을 파괴하고 기술자들을 미국으로 대피시키는 안이 부상하고 있다고 보도했다.#
2021년에는 일본 정부의 오랜 러브콜 끝에 무려 5천억 엔 (4~5조원 상당)이라는 거액의 보조금을 무조건으로 구마모토현에 공장을 건설하기로 합의, 소니나 덴소 등 일본 고객사들의 수주물량을 생산하는 28nm 공정라인이 2022년부터 착공에 들어갔고 일본도 TSMC 해외공장 설치를 중요시 여기기 때문에 교대근무를 통해 24시간 건축을 한 덕에 2024년 가동 예정이다. 당연히 현에 엄청난 이익을 가져다주니까 구마모토현에서는 공항철도의 노선 등 각종 현내 인프라 정비계획까지 TSMC 측의 편의에 맞추는 등 엄청난 성의를 보이고 있다고 한다.# 더욱이 일본 정부는 TSMC를 유치해서 취업한 일본인들을 일부 빼오는 것을 통해 기술을 흡수해 자국 반도체 산업을 부활시키기 위해 통과시킨 법안의 1호 수혜자가 됐기 때문에 향후 TSMC가 일본에서 가지게 되는 영향력은 상당할 전망이다.
2023년에도 여전히 반도체의 중요성이 높아지고 있고 미국은 중국과 패권 다툼을 겨루고 있어 TSMC를 최중요 기업으로 보는 중이다. 그래서 미국이 대만 무력통일을 저지하겠다며 공공연히 떠드는 이유도 TSMC가 중국에 넘어가면 반도체 패권에서 미국이 중국에게 밀리게 되기 때문이다. 조 바이든 행정부는 반도체 패권을 쥐는 것과 동시에 중국의 반도체를 규제하기 위한 칩스법을 시행했다. TSMC의 안정적인 공급을 확보하기 위해 TSMC를 압박하여 애리조나에 2개의 파운드리 공장을 유치하는 데는 성공했다.
2020년대 코로나19를 비롯해 자동차에 들어가는 등 필수품이 되어 불어닥친 전세계의 반도체 공급 차질로 인해 TSMC의 영향력이 더욱 커지고 있다. 현대의 모든 전자제품에는 반도체가 들어가며, 그 수요는 갈수록 늘어가는 추세이다. 더욱이 미국은 중국을 견제하기 위해 반도체 규제 동맹을 만들기도 했다.
이 때문에 다른 나라들이 대만 외교관계를 설정할 때 TSMC를 빼놓고 이야기할 수 없으며, 우크라이나 전쟁 이후로 중국의 대만 침공 우려도 커지는 가운데 여러 나라들은 '대만을 침공하는 것보다 TSMC 반도체 공급 차질이 생기는 게 더 큰 문제'라고 걱정할 정도이다. 2022년 10월 대만 언론들은 미국 내에서 떠오르는 중국의 대만 침공 대처방안 중 하나로 대만이 침공받는 즉시 미국이 TSMC 공장들을 파괴하고 기술자들을 미국으로 대피시키는 안이 부상하고 있다고 보도했다.#
2021년에는 일본 정부의 오랜 러브콜 끝에 무려 5천억 엔 (4~5조원 상당)이라는 거액의 보조금을 무조건으로 구마모토현에 공장을 건설하기로 합의, 소니나 덴소 등 일본 고객사들의 수주물량을 생산하는 28nm 공정라인이 2022년부터 착공에 들어갔고 일본도 TSMC 해외공장 설치를 중요시 여기기 때문에 교대근무를 통해 24시간 건축을 한 덕에 2024년 가동 예정이다. 당연히 현에 엄청난 이익을 가져다주니까 구마모토현에서는 공항철도의 노선 등 각종 현내 인프라 정비계획까지 TSMC 측의 편의에 맞추는 등 엄청난 성의를 보이고 있다고 한다.# 더욱이 일본 정부는 TSMC를 유치해서 취업한 일본인들을 일부 빼오는 것을 통해 기술을 흡수해 자국 반도체 산업을 부활시키기 위해 통과시킨 법안의 1호 수혜자가 됐기 때문에 향후 TSMC가 일본에서 가지게 되는 영향력은 상당할 전망이다.
2023년에도 여전히 반도체의 중요성이 높아지고 있고 미국은 중국과 패권 다툼을 겨루고 있어 TSMC를 최중요 기업으로 보는 중이다. 그래서 미국이 대만 무력통일을 저지하겠다며 공공연히 떠드는 이유도 TSMC가 중국에 넘어가면 반도체 패권에서 미국이 중국에게 밀리게 되기 때문이다. 조 바이든 행정부는 반도체 패권을 쥐는 것과 동시에 중국의 반도체를 규제하기 위한 칩스법을 시행했다. TSMC의 안정적인 공급을 확보하기 위해 TSMC를 압박하여 애리조나에 2개의 파운드리 공장을 유치하는 데는 성공했다.
'초격차' 삼성도 힘겨운 TSMC, 파운드리 세계 1위의 힘
TSMC의 모토. 절대로 자체 개발을 하지 않고, 오직 파운드리로서만 회사를 운영하겠다는 뜻이다. 이게 왜 중요하냐면, 고객사와 경쟁하지 않는다는 경영전략 덕분에 TSMC가 많은 면에서 경쟁사들보다 우위를 점하게 됐기 때문이다. 자체 개발을 하고 있는 회사들이 운영하는 팹에 외주를 맡기기에는 기술 유출 등이 걱정되지 않을 수 없다. 실제로 삼성전자는 한 때 Apple Silicon을 100% 위탁 생산했으나 Apple은 삼성이 자신들의 칩 발주 일정에 맞춰서 갤럭시 S 시리즈 등의 신제품을 준비한다는 의심을 항상 거두지 않았고, 결국 2015년 A9X 부터는 TSMC로 위탁 생산사를 완전히 변경하면서 삼성전자 수주가 0%로 없어지게 됐다. 타사의 외주를 받으면서도 자사 브랜드를 유지하는 삼성이 TSMC에 비해 약점인 부분.
실제로도 제조업의 역사를 들여다보면, 앞선 기업을 따라잡는 위협적인 후발주자는 맨땅에서 솟아나는 게 아니라 앞선 기업들의 외주를 하며 역량을 키우는 경우가 대부분이다.[6] 이는 자체 개발을 겸업하는 종합 반도체 회사인 삼성전자나, 반도체 굴기 등으로 자체 개발 기술력 확보에 사활을 걸고 있는 중국의 팹들이 TSMC에 비해 불리한 요소다. 천문학적인 금액을 투자하며 TSMC를 추격하는 외주팹들은 결국 뒤로는 자체 개발을 할 마음이 있거나, 없다고 말은 해도 그 말을 신뢰하기 힘들어서 고객(수요자) 입장에서는 이들이 언제 경쟁사가 되어 돌아올지 모르지만, TSMC는 처음부터 고객과 경쟁하지 않는다고 못을 박고 수십 년간 자체 개발을 시도조차도 하지 않아 고객 입장에서 경쟁사가 되어 돌아오지 않을 거라는 신뢰를 확고히 다져 놓았다. 그래서 TSMC에는 설계도든 뭐든 넘겨도 기술 유출에 대한 걱정이 상대적으로 덜하기에 많은 기업들이 TSMC에 발주하는 것을 선호하게 된다. 자본주의 경제에서 가장 중요한 신용을 확보한 것.
TSMC를 포함한 파운드리 업체들은 그들이 못하는 것이든 안 하는 것이든, 자체 개발을 하지 않는 것이 기업의 신용을 담보하는 경영 전략이기 때문에[7] 단순 하청이라 할지라도 기술력 비교에 있어서 크게 의미는 없다. 여기에 그 '원청'들의 대표격인 Intel이나 삼성전자 등이 파운드리 사업에 진출하고 있다.
또한 TSMC를 '하청'이라고 단순하게 재단하는 주장에서 한 가지 간과하고 있는 부분은 대만은 2022년 기준 미국 다음으로 세계 팹리스 시장 점유율이 높은 나라라는 것이다. 사실상 미국과 팹리스 시장을 양분하는 국가로, 2022년 Qualcomm을 제치고 세계 모바일 AP 점유율 1위를 기록한 MediaTek이나 거대 디스플레이 IC 설계사 노바텍 등 세계적인 '원청' 업체들도 존재한다.
TSMC의 모토. 절대로 자체 개발을 하지 않고, 오직 파운드리로서만 회사를 운영하겠다는 뜻이다. 이게 왜 중요하냐면, 고객사와 경쟁하지 않는다는 경영전략 덕분에 TSMC가 많은 면에서 경쟁사들보다 우위를 점하게 됐기 때문이다. 자체 개발을 하고 있는 회사들이 운영하는 팹에 외주를 맡기기에는 기술 유출 등이 걱정되지 않을 수 없다. 실제로 삼성전자는 한 때 Apple Silicon을 100% 위탁 생산했으나 Apple은 삼성이 자신들의 칩 발주 일정에 맞춰서 갤럭시 S 시리즈 등의 신제품을 준비한다는 의심을 항상 거두지 않았고, 결국 2015년 A9X 부터는 TSMC로 위탁 생산사를 완전히 변경하면서 삼성전자 수주가 0%로 없어지게 됐다. 타사의 외주를 받으면서도 자사 브랜드를 유지하는 삼성이 TSMC에 비해 약점인 부분.
실제로도 제조업의 역사를 들여다보면, 앞선 기업을 따라잡는 위협적인 후발주자는 맨땅에서 솟아나는 게 아니라 앞선 기업들의 외주를 하며 역량을 키우는 경우가 대부분이다.[6] 이는 자체 개발을 겸업하는 종합 반도체 회사인 삼성전자나, 반도체 굴기 등으로 자체 개발 기술력 확보에 사활을 걸고 있는 중국의 팹들이 TSMC에 비해 불리한 요소다. 천문학적인 금액을 투자하며 TSMC를 추격하는 외주팹들은 결국 뒤로는 자체 개발을 할 마음이 있거나, 없다고 말은 해도 그 말을 신뢰하기 힘들어서 고객(수요자) 입장에서는 이들이 언제 경쟁사가 되어 돌아올지 모르지만, TSMC는 처음부터 고객과 경쟁하지 않는다고 못을 박고 수십 년간 자체 개발을 시도조차도 하지 않아 고객 입장에서 경쟁사가 되어 돌아오지 않을 거라는 신뢰를 확고히 다져 놓았다. 그래서 TSMC에는 설계도든 뭐든 넘겨도 기술 유출에 대한 걱정이 상대적으로 덜하기에 많은 기업들이 TSMC에 발주하는 것을 선호하게 된다. 자본주의 경제에서 가장 중요한 신용을 확보한 것.
TSMC를 포함한 파운드리 업체들은 그들이 못하는 것이든 안 하는 것이든, 자체 개발을 하지 않는 것이 기업의 신용을 담보하는 경영 전략이기 때문에[7] 단순 하청이라 할지라도 기술력 비교에 있어서 크게 의미는 없다. 여기에 그 '원청'들의 대표격인 Intel이나 삼성전자 등이 파운드리 사업에 진출하고 있다.
또한 TSMC를 '하청'이라고 단순하게 재단하는 주장에서 한 가지 간과하고 있는 부분은 대만은 2022년 기준 미국 다음으로 세계 팹리스 시장 점유율이 높은 나라라는 것이다. 사실상 미국과 팹리스 시장을 양분하는 국가로, 2022년 Qualcomm을 제치고 세계 모바일 AP 점유율 1위를 기록한 MediaTek이나 거대 디스플레이 IC 설계사 노바텍 등 세계적인 '원청' 업체들도 존재한다.
NVIDIA의 케플러 시절에는 검은색이 '쓸 수 있는' 칩 수준이라는 낭설도 있었다. TSMC가 NVIDIA 쪽 생산에 문제 일으키던 시절에는 양품이 하도 적게 나와서 전압을 살짝 올려서 수율을 맞추었다는 이야기가 나왔었다.
그러한 수율 문제에서 TSMC가 자주 거론되는 이유는 인텔, 삼성전자, GlobalFoundries 등등 팹을 가지고 있는 다른 파운드리 기업들도 많지만 모두 후발주자이기 때문이다. 인텔은 2021년 팻 갤싱어 CEO 취임 이후로 인텔 파운드리 서비스를 설립하여 위탁 생산에 발을 디딘지 얼마 안 된 상태이다. 2005년부터 시작한 삼성전자도 TSMC를 추격하여 2023년 기준 3나노 양산은 가능하지만 TSMC에 비하면 신규주자에 가까운 데다가 빅칩을 찍어낸 경험이 적다. 비메모리 반도체를 위탁 생산한 거라곤 자사 제품인 엑시노스 및 퀄컴 스냅드래곤 시리즈 찍은 것이 전부라고 봐도 된다. 글로벌파운드리 또한 미세공정 기술을 삼성에서 받아 쓰는 데다가 아직 미세공정에서는 2009년 이후 지금은 각개더라도 AMD를 제외한 다른 기업들에게 오픈하고 있지 않다. 그렇듯 경쟁사들이 TSMC보다 양산 능력 및 수율이 더 낮기 때문에 결국 NVIDIA, AMD, 애플 등등 빅테크 팹리스 대부분이 TSMC의 주고객인데 특정 제품에서 수율 문제가 나오면 팹리스의 설계 문제 대신에 수율에 민감한 파운드리 기업 TSMC가 주로 욕 먹는다.
2020년대 들어서 파운드리의 영향력이 커지기 전까진 한국 내에서는 '양품'이라 하는 개념을 제품의 실질적인 품질이 아닌 '오버클럭이 잘 되는 제품'을 의미하는 것으로 받아들였다. 반도체 업계에서 해외 영업을 담당하게 되는 사람이 굉장히 주의해야 하는데 정식 비즈니스나 엔지니어링에서는 수율 개념을 제품 자체의 품질이나 불량 여부를 의미하는 것으로만 사용할 뿐 오버클럭과 관련된 것은 전혀 개입시키지 않으며, 오버클럭 쪽 표현은 오버클럭 마진(Margin)/헤드룸(Headroom)과 같이 공학적으로 올바른 용어로 따로 구별한다. 만일 TSMC에서 생산한 특정 주차의 제품이 오버클럭이 안 된다고 TSMC의 수율이 낮다는 식으로 해외 미팅 관계자 앞에서 발언한다면 굉장한 낭패를 보게 될 것이다. 따라서, 정확한 의미의 '수율'이란 웨이퍼당 양품 생산의 비율이지 오버클럭 같이 '헤드룸-여유공간,여력'과는 엄연히 다른 말이다. 2023년 기준 현재는 언론에서 파운드리 수율 개념을 자주 다루게 되어 국내 소비자들도 수율 개념을 오버클럭보다는 업계 개념으로 이해하고 있다.
반도체 산업에서 양품의 기준은, '특정 속도에서 특정 성능이 특정 온도를 만족하며 나오는가?' 이다. 예를 들어 CPU에서 2.6GHz에서 벤치마크 기준 2000점을 충족하며 발열은 35도를 만족하는 걸 양품으로 볼 경우, 2.6Ghz을 초과해야 해당 성능이 나오거나 발열이 심한 제품들은 전부 불량이다. 이러한 생산공정상의 이유로 발생하는 미세한 성능차를 커버하기 위해 성능별로 세그먼테이션을 해서 가격차를 두거나, 아니면 아예 양품 최소 기준에 맞춰서 그 기준만큼만 작동하도록 성능 제한을 거는 것이고, 이렇게 성능이 제한된 칩의 제한을 풀어주는 것이 바로 오버클럭이다. 그렇기 때문에 통상적으로 최소 성능기준을 충족하지만 딱 그 성능만큼을 충족하는 칩들에 대해서 오버클럭이 되느냐 안 되느냐로 불량을 말하는 것부터 틀렸다. 그 칩들은 애초에 기준을 만족하여 양품으로 출고됐고, 그 성능조차도 내지 못하거나 아예 작동하지 못하는 불량품은 진작에 폐기해버렸기 때문이다. 이런 상황이 발생하는 이유는 반도체 회사들은 칩을 낱개로 구매하는 것이 아니라 웨이퍼 단위로 통째로 구매하기 때문이다.
그러한 수율 문제에서 TSMC가 자주 거론되는 이유는 인텔, 삼성전자, GlobalFoundries 등등 팹을 가지고 있는 다른 파운드리 기업들도 많지만 모두 후발주자이기 때문이다. 인텔은 2021년 팻 갤싱어 CEO 취임 이후로 인텔 파운드리 서비스를 설립하여 위탁 생산에 발을 디딘지 얼마 안 된 상태이다. 2005년부터 시작한 삼성전자도 TSMC를 추격하여 2023년 기준 3나노 양산은 가능하지만 TSMC에 비하면 신규주자에 가까운 데다가 빅칩을 찍어낸 경험이 적다. 비메모리 반도체를 위탁 생산한 거라곤 자사 제품인 엑시노스 및 퀄컴 스냅드래곤 시리즈 찍은 것이 전부라고 봐도 된다. 글로벌파운드리 또한 미세공정 기술을 삼성에서 받아 쓰는 데다가 아직 미세공정에서는 2009년 이후 지금은 각개더라도 AMD를 제외한 다른 기업들에게 오픈하고 있지 않다. 그렇듯 경쟁사들이 TSMC보다 양산 능력 및 수율이 더 낮기 때문에 결국 NVIDIA, AMD, 애플 등등 빅테크 팹리스 대부분이 TSMC의 주고객인데 특정 제품에서 수율 문제가 나오면 팹리스의 설계 문제 대신에 수율에 민감한 파운드리 기업 TSMC가 주로 욕 먹는다.
2020년대 들어서 파운드리의 영향력이 커지기 전까진 한국 내에서는 '양품'이라 하는 개념을 제품의 실질적인 품질이 아닌 '오버클럭이 잘 되는 제품'을 의미하는 것으로 받아들였다. 반도체 업계에서 해외 영업을 담당하게 되는 사람이 굉장히 주의해야 하는데 정식 비즈니스나 엔지니어링에서는 수율 개념을 제품 자체의 품질이나 불량 여부를 의미하는 것으로만 사용할 뿐 오버클럭과 관련된 것은 전혀 개입시키지 않으며, 오버클럭 쪽 표현은 오버클럭 마진(Margin)/헤드룸(Headroom)과 같이 공학적으로 올바른 용어로 따로 구별한다. 만일 TSMC에서 생산한 특정 주차의 제품이 오버클럭이 안 된다고 TSMC의 수율이 낮다는 식으로 해외 미팅 관계자 앞에서 발언한다면 굉장한 낭패를 보게 될 것이다. 따라서, 정확한 의미의 '수율'이란 웨이퍼당 양품 생산의 비율이지 오버클럭 같이 '헤드룸-여유공간,여력'과는 엄연히 다른 말이다. 2023년 기준 현재는 언론에서 파운드리 수율 개념을 자주 다루게 되어 국내 소비자들도 수율 개념을 오버클럭보다는 업계 개념으로 이해하고 있다.
반도체 산업에서 양품의 기준은, '특정 속도에서 특정 성능이 특정 온도를 만족하며 나오는가?' 이다. 예를 들어 CPU에서 2.6GHz에서 벤치마크 기준 2000점을 충족하며 발열은 35도를 만족하는 걸 양품으로 볼 경우, 2.6Ghz을 초과해야 해당 성능이 나오거나 발열이 심한 제품들은 전부 불량이다. 이러한 생산공정상의 이유로 발생하는 미세한 성능차를 커버하기 위해 성능별로 세그먼테이션을 해서 가격차를 두거나, 아니면 아예 양품 최소 기준에 맞춰서 그 기준만큼만 작동하도록 성능 제한을 거는 것이고, 이렇게 성능이 제한된 칩의 제한을 풀어주는 것이 바로 오버클럭이다. 그렇기 때문에 통상적으로 최소 성능기준을 충족하지만 딱 그 성능만큼을 충족하는 칩들에 대해서 오버클럭이 되느냐 안 되느냐로 불량을 말하는 것부터 틀렸다. 그 칩들은 애초에 기준을 만족하여 양품으로 출고됐고, 그 성능조차도 내지 못하거나 아예 작동하지 못하는 불량품은 진작에 폐기해버렸기 때문이다. 이런 상황이 발생하는 이유는 반도체 회사들은 칩을 낱개로 구매하는 것이 아니라 웨이퍼 단위로 통째로 구매하기 때문이다.
순위 | 기업 | 매출(USD) | 점유율 |
1 | 174억 5,400만 | 23.0% | |
2 | 67억 5,400만 | 8.9% | |
3 | 57억 6,700만 | 7.6% | |
4 | 50억 900만 | 6.6% | |
5 | 47억 8,100만 | 6.3% | |
6 | 42억 5,000만 | 5.6% | |
7 | 38억 7,000만 | 5.1% | |
8 | 18억 2,100만 | 2.4% | |
9 | 11억 3,800만 | 1.5% | |
10 | 9억 2,600만 | 1.2% | |
11 | 9억 1,100만 | 1.2% | |
12 | 8억 3,500만 | 1.1% | |
13 | 7억 2,100만 | 1.1% | |
14 | 6억 6,500만 | 0.9% | |
15 | 5억 7,600만 | 0.8% | |
16 | 5억 7,000만 | 0.8% | |
17 | 5억 3,000만 | 0.7% | |
18 | 5억 100만 | 0.7% | |
19 | 4억 5,000만 | 0.6% | |
20 | 4억 1,700만 | 0.6% | |
21 | 3억 9,500만 | 0.5% | |
22 | 3억 7,900만 | 0.5% | |
23 | 3억 5,600만 | 0.5% | |
24 | 3억 3,800만 | 0.4% | |
25 | 3억 1,900만 | 0.4% | |
2022년 연결 기준[10] | |||
순위 | 산업 | 점유율 |
1 | 46% | |
2 | 38% | |
3 | 6% | |
3 | 6% | |
5 | 2% | |
6 | 기타 | 1% |
2024년 1분기 기준 | ||
2024년 기준이며 백엔드 공장 5곳을 제외한 수치.
- 6인치 웨이퍼 (1곳)
- 8인치 웨이퍼 (6곳)
- 12인치 웨이퍼 (5곳)
- 건설 중인 공장 (5곳)
디지타임즈라는 대만 언론사에서 TSMC를 두둔하고 삼성을 견제 및 절하하는 기사를 자주 낸다. RTX 30 출시 초기 물량 부족의 원인이 삼성 8nm 공정 수율이 저열하기 때문이라고 주장했지만 실제로는 마이크론의 GDDR6X VRAM 수량 부족이 더 큰 원인이었다. 왜냐하면 당시 GDDR6X가 적용된 RTX 3080과 RTX 3090을 제외한 나머지 하위 그래픽카드들은 물량이 넉넉했기 때문이다.
2019년 1월 28일, TSMC는 감광석의 문제로 수만 장의 웨이퍼가 오염됐다고 한다. 국내 언론에선 어째서인지 10만 장이라고 되어 있다. 'tens of thousands of wafers' 는 '수만 장의 웨이퍼'로 해석하는 것이 맞다. 링크된 기사에 따르면 10만 장은 과대 해석이지만 1만 장의 수 배 수준인 것으로 보인다. 다만 이것이 TSMC에게 큰 악재가 될 것이라는 분석은 매우 과장된 분석이다. 이 문제는 16nm/12nm까지로 국한되어 있으며, 이 공정은 이제 엔비디아와 미디어텍 정도에서나 사용되기 때문이다.
또한 기업 입장에서도 이 때문에 삼성 파운드리로 넘어가기 쉽지 않은 것이, 삼성 파운드리로 넘어가게 된다면 제품을 테스트 단계부터 다시 시작해야 하며, 이 과정에서 손실이 발생할 수밖에 없기 때문이다. 결론적으로, 이 문제가 TSMC의 신뢰도에는 영향을 줄 수 있지만, TSMC의 실질적인 손해가 크거나 삼성 파운드리에 큰 호재가 될 것이라는 것은 매우 과장된 분석이다. 이러한 사실은 오히려 삼성 파운드리가 약 20 ~ 30%대의 매우 낮은 수율을 보여줌으로써 대형 고객사들이 삼성 파운드리에 대한 신뢰를 잃고 TSMC에만 발주를 넣어 사실로 나타났다.#
2023년 4월, TSMC는 미국 반도체 보조금을 신청할 것이란 전망이 나왔다.# 현재 미국 애리조나에 공장을 짓고 있는데 그 비용이 일부 상쇄될 것이다. 하지만 보조금 혜택을 받는 것 외에는 해외 기업에 대한 반기업적 독소 조항이 매우 많이 포함되어 있다. 반도체 지원금을 신청한 기업들은 미국 정부에 기업의 민감한 기밀 정보들을 보고해야 한다.이 기밀 정보들은 다시 동종업계인 인텔 파운드리 같은 미국의 반도체 기업들에게 흘러들어갈 가능성이 있다. 그리고 미국 정부가 제시한 기준을 초과하여 이익이 날 경우 이를 미국에 반환해야 한다. TSMC는 미국의 압박에 의해 어쩔 수 없이 3nm 이하 제조 공장들을 미국에 짓고 있기 때문에 그러한 독소 조항들에 항의하는 중이다.
2023년 5월, TSMC는 5nm 이하 선단 공정에 대한 가격을 최대 30% 인상하는 것으로 알려졌다.# 이는 지난해 5월 가격을 전년보다 6% 인상한다는 계획보다 최대 5배 더 높다. 그 이유는 미국에 애리조나 공장을 짓게 된 것과 해당 공장 운용 시 미국 현지 인건비가 동아시아 인건비보다 높다는 점에서 결정된 사안인 것으로 유추된다.
반도체 전쟁이 신냉전 최대의 떡밥으로 떠오르면서, 미국에서는 간혹 양안전쟁이 발발할 경우 미국이 TSMC 생산시설을 선제 폭격해야 한다(그리고 엔지니어들은 미국이 직접 데려가자)는 극단적인 주장이 나오기도 한다. 민주당과 공화당 양당에서 모두 이런 주장을 내놓는다는게 특징.미 육군대학로버트 오브라이언(공화)세스 몰튼(민주) 당연히 대만 정부 측에서는 국방부장(국방장관)이 직접 이에 대해 반박할 정도로 불쾌해하는 눈치이나, ASML 등 대만에서 활동하는 다른 나라 반도체 기업들도 이에 대해 원격으로 생산장비를 정지할 수 있다###는 등의 입장을 내놓는 것을 보면 여러 기업과 정부 당국에서도 극단적인 시나리오를 염두에 두고 있는 것은 어느 정도 사실인 것으로 보인다.
2019년 1월 28일, TSMC는 감광석의 문제로 수만 장의 웨이퍼가 오염됐다고 한다. 국내 언론에선 어째서인지 10만 장이라고 되어 있다. 'tens of thousands of wafers' 는 '수만 장의 웨이퍼'로 해석하는 것이 맞다. 링크된 기사에 따르면 10만 장은 과대 해석이지만 1만 장의 수 배 수준인 것으로 보인다. 다만 이것이 TSMC에게 큰 악재가 될 것이라는 분석은 매우 과장된 분석이다. 이 문제는 16nm/12nm까지로 국한되어 있으며, 이 공정은 이제 엔비디아와 미디어텍 정도에서나 사용되기 때문이다.
또한 기업 입장에서도 이 때문에 삼성 파운드리로 넘어가기 쉽지 않은 것이, 삼성 파운드리로 넘어가게 된다면 제품을 테스트 단계부터 다시 시작해야 하며, 이 과정에서 손실이 발생할 수밖에 없기 때문이다. 결론적으로, 이 문제가 TSMC의 신뢰도에는 영향을 줄 수 있지만, TSMC의 실질적인 손해가 크거나 삼성 파운드리에 큰 호재가 될 것이라는 것은 매우 과장된 분석이다. 이러한 사실은 오히려 삼성 파운드리가 약 20 ~ 30%대의 매우 낮은 수율을 보여줌으로써 대형 고객사들이 삼성 파운드리에 대한 신뢰를 잃고 TSMC에만 발주를 넣어 사실로 나타났다.#
2023년 4월, TSMC는 미국 반도체 보조금을 신청할 것이란 전망이 나왔다.# 현재 미국 애리조나에 공장을 짓고 있는데 그 비용이 일부 상쇄될 것이다. 하지만 보조금 혜택을 받는 것 외에는 해외 기업에 대한 반기업적 독소 조항이 매우 많이 포함되어 있다. 반도체 지원금을 신청한 기업들은 미국 정부에 기업의 민감한 기밀 정보들을 보고해야 한다.이 기밀 정보들은 다시 동종업계인 인텔 파운드리 같은 미국의 반도체 기업들에게 흘러들어갈 가능성이 있다. 그리고 미국 정부가 제시한 기준을 초과하여 이익이 날 경우 이를 미국에 반환해야 한다. TSMC는 미국의 압박에 의해 어쩔 수 없이 3nm 이하 제조 공장들을 미국에 짓고 있기 때문에 그러한 독소 조항들에 항의하는 중이다.
2023년 5월, TSMC는 5nm 이하 선단 공정에 대한 가격을 최대 30% 인상하는 것으로 알려졌다.# 이는 지난해 5월 가격을 전년보다 6% 인상한다는 계획보다 최대 5배 더 높다. 그 이유는 미국에 애리조나 공장을 짓게 된 것과 해당 공장 운용 시 미국 현지 인건비가 동아시아 인건비보다 높다는 점에서 결정된 사안인 것으로 유추된다.
반도체 전쟁이 신냉전 최대의 떡밥으로 떠오르면서, 미국에서는 간혹 양안전쟁이 발발할 경우 미국이 TSMC 생산시설을 선제 폭격해야 한다(그리고 엔지니어들은 미국이 직접 데려가자)는 극단적인 주장이 나오기도 한다. 민주당과 공화당 양당에서 모두 이런 주장을 내놓는다는게 특징.미 육군대학로버트 오브라이언(공화)세스 몰튼(민주) 당연히 대만 정부 측에서는 국방부장(국방장관)이 직접 이에 대해 반박할 정도로 불쾌해하는 눈치이나, ASML 등 대만에서 활동하는 다른 나라 반도체 기업들도 이에 대해 원격으로 생산장비를 정지할 수 있다###는 등의 입장을 내놓는 것을 보면 여러 기업과 정부 당국에서도 극단적인 시나리오를 염두에 두고 있는 것은 어느 정도 사실인 것으로 보인다.
7.1. 2024년 4월 지진의 영향[편집]
[병음] Táiwān Jītǐ Diànlù Zhìzào Gǔfèn Yǒuxiàn Gōngsī[2] 대만 NDF의 지분이 있긴 하나, 1987년에 설립될 때부터 민간 자본으로 운영되었으며, 설립 당시부터 민간 기업의 성격을 가지고 있었다.[3] 단, 삼성과 하이닉스 또한 수익의 대다수는 메모리사업부에서 발생하며 시스템 반도체로 분류되는 소위 빅칩의 생산능력은 크게 갖춰지지 않았다. 삼성은 과거 AMD의 CPU를 생산한 경력이 있는 글로벌 파운드리와 함께 AMD와 엔비디아의 로우엔드 제품을 일부 생산하는 정도. IDM에 속하는 인텔은 파운드리 사업을 하고는 있으나 점유율이 워낙 낮아 존재감이 없다.[4] 이에 앞서 인텔 파운드리는 85억 달러 보조금과 110억 달러 저금리 대툴 패키지를 지원받았다.[5] 하지만 구글이나 버크셔 해서웨이 같은 특수한 경우를 제외하면 일반적으로 우선주는 시가총액 산정에서 배제하는 관례에 따라 TSMC의 시가총액이 더 높다고 보는 분석도 있다. #[6] 멀리 갈 것도 없이 바로 AMD가 있다. 몇 번이고 휘청거리면서도 기어이 인텔을 턱 밑까지 따라온 AMD는 놀랍게도 인텔의 하청 업체로 시작됐다.[7] 현재 TSMC의 영업이익률은 49%다. 이 정도면 굳이 자체 개발을 할 이유가 없을 정도로 마진을 많이 남기고 있다.[8] 2023년 3분기부터 매출이 발생하기 시작하여, 2023년 4분기 기준으로는 5nm와의 합산 매출이 비중이 무려 50%에 달할 정도로 빠르게 비중이 늘고 있다.[9] TSMC는 첨단 공정으로 유명하지만, 28nm 이상의 레거시 공정(28nm 이상의 로직칩, 18nm 이상의 DRAM, 128단 미만의 NAND) 매출도 1/4 수준을 차지하고 있다. 다만 2023년 들어서 레거시 비중이 빠르게 축소되고 있다.[10] 저나노 생산에서는, 삼성 파운드리에 물량을 나누는 퀄컴과 엔비디아를 제외한 나머지 업체들은 TSMC에 사실상 전량 발주하고 있다.[11] 웨이퍼 기준으로 월 10만 장 이상 생산이 가능한 공장을 기가팹이라고 부른다.[12] 2020년, 미국 반도체지원법의 일환으로 120억 달러 규모의 투자를 결정했다.[13] 2023년, 미국 반도체지원법의 일환으로 앞선 1공장 비용을 포함하여 미국에 400억 달러까지 투자 증액을 결정했다.[14] 2024년 4월 250억 달러를 추가 투자하여 건설하겠다고 밝혔다.[15] 2021년, 28nm 생산을 발표했으나 2023년에 7nm 이하 생산으로 계획을 변경했다.[16] 2021년, 도합 9,800억 엔 투자를 밝혔다. 소니와 덴소가 공동 출자하여 합작법인 JASM을 설립 각각 지분 20%와 10%를 가져간다.[17] 2023년 8월, 조인트벤처 형식의 공장 설립을 발표했다. 최대 35억 달러 규모로 TSMC 외에 보쉬, 인피니온, NXP가 각 10%씩 출자한다.
반도체 공정이라고 하면 주로 프론트엔드 공정만을 의미하는 경우가 많다. 그 중에서도 특히 핵심적인 기능을 담당하는 트랜지스터 제조 공정인 FEOL 공정. 다만 칩 내에서 차지하는 부피로 따지면 FEOL 로 형성된 소자 부분은 가장 작고, BEOL 에서 형성된 금속 배선이 차지하는 부피가 굉장히 크다. 전체 칩 단면은 일부러 찾아보지 않는 이상 은근히 보기 어려운데, 위키피디아의 Integrated circuit 항목에서 대략적인 Scheme 과 각 부분이 형성되는 공정 단계를 볼 수 있다.
설계는 하지 않고 공정만 전문으로 하는 회사는 파운드리(Foundry), 반대로 설계만 하는 회사는 팹리스(Fabless), 둘 다 하는 업체는 종합반도체사(IDM) 라고 한다.
어떤 반도체 공정의 기술 수준을 구분하는 용어로, 대략 구현 가능한 최소 선폭을 의미한다고 보면 된다. 즉, 5nm 공정이란 최소 선폭이 5nm 인 공정을 의미한다. 평면 소자를 사용하던 옛날에는 명확한 구분이 가능한 용어였으나, FinFET 등 3D 소자와 Spacer Patterning 등의 기술이 도입된 현재는 명칭의 기준이 모호해졌다.
얇은 원형의 판으로 가공하여 사용하는 모습이 1번의 음식과 모양이 같아 불리게 된 명칭.
현대 반도체를 만드는 데 있어 그 기본이 되는 요소로 다양한 재료로 만들 수 있지만 대부분 단가, 안정성, 특성으로 인해 규소로 만든다.# [3]
한 판에 많은 반도체 다이를 뽑아낼수록 제조원가를 낮출 수 있다. CPU, RAM, GPU같은 반도체는 200mm를 거친 뒤 2020년대에는 300mm 웨이퍼에서 생산하는 것이 대세이다. 반도체 수요가 더 오른 이후에는 400, 450mm 웨이퍼의 상용화 목소리도 나오고 있다. 한편 실리콘 웨이퍼 외에 150mm가 주력인 SiC 웨이퍼는 자동차와 전력 등 아날로그 반도체 분야에 주로 사용되고 있다. 전기자동차의 배터리 전력관리 반도체로 그 중요성이 강조되었는데, 수요가 몰린다 해도 넓은 반도체에서 생산할 정도는 아니라서 작은 웨이퍼로 상대적으로 값싸게 생산하는 경향을 보인다. 그러다가 코로나19x테슬라발 전력 반도체 대란의 주인공이 되었지만.
태양광 발전에도 웨이퍼가 쓰이는데, 반도체와 마찬가지로 폴리실리콘을 원료로 사용하지만 주요 제조업체가 전혀 다르다. 순도[4]가 훨씬 낮을 뿐더러 웨이퍼 크기도 크고 사각형 형태라서 산업 장벽이 낮기 때문이다. 이로 인해 당국의 보조금 지원을 받은 중국 업체들이 업계를 독점 수준으로 장악하고 있다.[5]
자세한 내용은 웨이퍼/제조 문서 참고하십시오.
춘추전국시대를 거친 이후 현재는 상위 5개 회사가 90%가 넘는 시장 점유율을 가지고 있는 소수독점 산업이다. 자체 팹을 보유하고 있는 파운드리, IDM의 수요에 의존하고 있다.
또는 간단하게 기존 조립식 컴퓨터에 쓰이는 부품들이 대부분 칩 하나로 통합되었다고 보면 쉽다.[2] 즉, 칩 한 개로 시스템을 이룰 수 있어야 한다.#
본래는 MCM 기술을 대체하는 기술로서 각광받았으나, 최근 미세공정의 어려움과 비용 증가로 여러 다이를 결합하는 SiP 방식으로 회귀하는 경우도 많아지고 있다. 물론 SoC를 위해 발전된 미세공정과 패키징 기술 덕에 SiP임에도 기존 SoC에 준하는 소형화와 전력소모를 가지는 편.
반도체와 트랜지스터는 어떻게 다른가요?
- 반도체 소자를 형성하기 위한 기판이 되는 실리콘 웨이퍼를 제조하는 공정이다.
- 프론트엔드 공정 (Front-end Process)실리콘 웨이퍼 위에 반도체 소자를 형성하는 전체 공정을 의미한다. 일반적으로 '반도체 공정' 이라고 하면 떠올리는 부분은 주로 여기에 해당한다. 프론트엔드 공정은 다시 FEOL 과 BEOL 로 나누어진다.
- Front-end of Line (FEOL)
IC 칩 내에서 기능하는 핵심적인 소자 부분(주로 각종 트랜지스터)을 형성하는 공정이다. - Back-end of Line (BEOL)
FEOL 에서 만들어진 소자들 사이, 그리고 외부 접점과 금속 배선(Interconnect)을 형성하는 공정이다.
- 백엔드 공정 (Back-end Process)프론트엔드 공정에서 완성된 반도체 소자를 테스트하고 패키징 하는 공정이다.
반도체 공정이라고 하면 주로 프론트엔드 공정만을 의미하는 경우가 많다. 그 중에서도 특히 핵심적인 기능을 담당하는 트랜지스터 제조 공정인 FEOL 공정. 다만 칩 내에서 차지하는 부피로 따지면 FEOL 로 형성된 소자 부분은 가장 작고, BEOL 에서 형성된 금속 배선이 차지하는 부피가 굉장히 크다. 전체 칩 단면은 일부러 찾아보지 않는 이상 은근히 보기 어려운데, 위키피디아의 Integrated circuit 항목에서 대략적인 Scheme 과 각 부분이 형성되는 공정 단계를 볼 수 있다.
설계는 하지 않고 공정만 전문으로 하는 회사는 파운드리(Foundry), 반대로 설계만 하는 회사는 팹리스(Fabless), 둘 다 하는 업체는 종합반도체사(IDM) 라고 한다.
각 foundry는 각 공정을 조합한 공정 레시피(process recipe)를 보유하고 있다. 예시로는 산화막(oxide) etching -> MASK 1 patterning -> 산화막(oxide) 생성 -> cleaning (DI water) 등의 과정이 반복되는 구조다. 이 레시피의 퀄리티가 해당 회사의 공정 퀄리티를 좌지우지하게 된다.
Technology Node
어떤 반도체 공정의 기술 수준을 구분하는 용어로, 대략 구현 가능한 최소 선폭을 의미한다고 보면 된다. 즉, 5nm 공정이란 최소 선폭이 5nm 인 공정을 의미한다. 평면 소자를 사용하던 옛날에는 명확한 구분이 가능한 용어였으나, FinFET 등 3D 소자와 Spacer Patterning 등의 기술이 도입된 현재는 명칭의 기준이 모호해졌다.
삼성전자에서 제시한 반도체 공정의 구분 방법으로, 쉽게 8가지로 분류했기에 8대 공정이라고 부른다.삼성 반도체 뉴스룸 - [반도체 백과사전] 반도체 8대 공정 한눈에 보기! 다만 현대의 반도체 공정이 극도로 고도화 되면서 이 8대 공정의 분류법은 부적절해진 면이 있다. 실무에선, 예를 들어 삼성전자의 경우, 이 문서의 8대 공정 중 웨이퍼 제조, EDS, 패키징을 제외한 나머지 5개 공정 기술을 Photo, Etch, Clean, CMP, Diffusion, Implant, Metal, CVD 의 8가지로 나눈다. SK하이닉스에서는 동일한 내용을 8대 공정이 아닌 전공정/후공정으로 구분하니 유의하자.
옛날에는 사람이 직접 해야 하는 육체 노동 비율이 상당히 높았으나, 미세한 먼지입자에도 불량이 발생하는 반도체 공정 특성상 자동화에 많은 투자가 이루어져, 메이저 업체들 기준으로는 공정 중에 사람의 손을 거의 타지 않는다. 다만, 설비를 유지보수하는 일은 여전히 상당한 육체 노동이 필요하다.
영상 참고 - 삼성전자 반도체 라인
옛날에는 사람이 직접 해야 하는 육체 노동 비율이 상당히 높았으나, 미세한 먼지입자에도 불량이 발생하는 반도체 공정 특성상 자동화에 많은 투자가 이루어져, 메이저 업체들 기준으로는 공정 중에 사람의 손을 거의 타지 않는다. 다만, 설비를 유지보수하는 일은 여전히 상당한 육체 노동이 필요하다.
영상 참고 - 삼성전자 반도체 라인
과학계에서 통용되는 반도체의 의미는 특정 물질의 전도성의 정도만을 의미한다. 특정 물질이 반도체성를 지닌 것은 반도체 물질(Semiconductor material)이라고 정의하고 있다.
그러나 대중매체에서 반도체라는 단어를 자주 사용하지만 과학계에서 통용되는 의미로 사용되지 않고 있다. 위 검색 결과처럼 "반도체"를 검색하면 원래 의미에 해당되는 결과가 안 나오고 집적 회로 칩[14]으로 나오고 종종 웨이퍼나 종종 파운드리 공장 내부로 나온다.
그 원인은 1960년대부터 집적회로 칩을 생산하는 미국의 몇몇 기업들이 자신의 상호명을 "OO Semiconductor"라고 짓는 관행에서 시작되었다.[15] 물리학 지식이 부족했던 당시 언론들이 이러한 상호명을 보고 "반도체=집적회로 칩"이라는 고정관념을 퍼트렸다. 이것이 세계화되어 미국 이외의 기업들도 자신의 상호명을 항상 끝에 반도체라고 짓는 관행이 생겨났고 대중들도 반도체라고 들으면 집적회로 칩인 CPU, RAM, 플래시 메모리 등을 상상하고 전도체와 부도체의 중간의 성질이라는 의미로 상상하지 못하게 되었다. 반도체의 정의 중 하나인 '띠틈'이 단어 자체만 놓고 보면 어려운 어휘가 아님에도 일반인들에게는 인지도가 없다는 것도 한몫하기도 하고.
참고로 반도체라는 단어를 대중적인 의미로 쓰게 되면 "전도체 산업", "고체 생산", "강자성체 설계"라는 표현도 만들 수 있다.
간혹 다이오드와 트랜지스터의 원리를 배우고 반도체의 의미를 정류 혹은 스위치 작용을 하는 물질이라는 뜻으로 오해하기도 한다.
그 원인은 1960년대부터 집적회로 칩을 생산하는 미국의 몇몇 기업들이 자신의 상호명을 "OO Semiconductor"라고 짓는 관행에서 시작되었다.[15] 물리학 지식이 부족했던 당시 언론들이 이러한 상호명을 보고 "반도체=집적회로 칩"이라는 고정관념을 퍼트렸다. 이것이 세계화되어 미국 이외의 기업들도 자신의 상호명을 항상 끝에 반도체라고 짓는 관행이 생겨났고 대중들도 반도체라고 들으면 집적회로 칩인 CPU, RAM, 플래시 메모리 등을 상상하고 전도체와 부도체의 중간의 성질이라는 의미로 상상하지 못하게 되었다. 반도체의 정의 중 하나인 '띠틈'이 단어 자체만 놓고 보면 어려운 어휘가 아님에도 일반인들에게는 인지도가 없다는 것도 한몫하기도 하고.
참고로 반도체라는 단어를 대중적인 의미로 쓰게 되면 "전도체 산업", "고체 생산", "강자성체 설계"라는 표현도 만들 수 있다.
간혹 다이오드와 트랜지스터의 원리를 배우고 반도체의 의미를 정류 혹은 스위치 작용을 하는 물질이라는 뜻으로 오해하기도 한다.
삼성전자 반도체 뉴스룸 유튜브 |
▲ 반도체 8대 공정 |
▲ 반도체 시장 생태계 |
 |
▲ 반도체의 기초 |
반도체의 전기적 성질을 이용하여 만든 장치.
P형 반도체와 N형 반도체를 활용하여 P-N접합을 통해 전류의 흐름이 일정한 방향으로 흐르게 하는 pn 접합형 다이오드와 이 방식을 응용시켜 P-N-P, N-P-N접합을 이용해 전기신호를 증폭, 스위칭하는 바이폴라 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT)를 만들어낼 수 있으며, 이외에도 금속을 n형 반도체 재료로 가볍게 도핑하는 쇼트키 다이오드, 금속과 융합한 CMOS, 그 하위부류인 FET나 MOSFET 등으로 만들어지며 이에 얽힌 발달과정이 현대 정보산업의 발전으로 이어졌다.
반도체 소자는 전자공학과의 공부 난이도를 올린 주범이다. 반도체 소자가 하나만 있어도 회로 방정식이 비선형 미분방정식으로 바뀌고, Asymptotic Analysis를 적용할 수 있는 특수한 경우가 아니면 회로 방정식을 해석적으로 풀 수가 없는 경우가 많다. 비선형 방정식을 수치해석적으로 풀기 위해서는 각종 수치해석법에 Iterative Method가 추가되어야 한다. 게다가 회로 레벨이 아니라 소자 레벨로 내려가면 유한요소해석을 Iteration을 하여 수렴할 때까지 돌려야 하기 때문에 컴퓨팅 파워를 많이 잡아먹는다.
P형 반도체와 N형 반도체를 활용하여 P-N접합을 통해 전류의 흐름이 일정한 방향으로 흐르게 하는 pn 접합형 다이오드와 이 방식을 응용시켜 P-N-P, N-P-N접합을 이용해 전기신호를 증폭, 스위칭하는 바이폴라 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT)를 만들어낼 수 있으며, 이외에도 금속을 n형 반도체 재료로 가볍게 도핑하는 쇼트키 다이오드, 금속과 융합한 CMOS, 그 하위부류인 FET나 MOSFET 등으로 만들어지며 이에 얽힌 발달과정이 현대 정보산업의 발전으로 이어졌다.
반도체 소자는 전자공학과의 공부 난이도를 올린 주범이다. 반도체 소자가 하나만 있어도 회로 방정식이 비선형 미분방정식으로 바뀌고, Asymptotic Analysis를 적용할 수 있는 특수한 경우가 아니면 회로 방정식을 해석적으로 풀 수가 없는 경우가 많다. 비선형 방정식을 수치해석적으로 풀기 위해서는 각종 수치해석법에 Iterative Method가 추가되어야 한다. 게다가 회로 레벨이 아니라 소자 레벨로 내려가면 유한요소해석을 Iteration을 하여 수렴할 때까지 돌려야 하기 때문에 컴퓨팅 파워를 많이 잡아먹는다.
메모리 반도체로 현재 DRAM과 플래시 메모리가 주로 사용되고 있으며, 앞으로 예상되는 발전 방향은, 현재 비휘발성 RAM인 MRAM(자기저항램)[16]과 PRAM(상변화램)[17]이 연구 중이며, MRAM은 이미 우주분야나 블랙박스와 같은 최첨단 중의 최첨단의 분야에서 사용되기 시작했다.
MRAM과 PRAM은 속도는 DRAM과 같지만 전원 공급이 중단되어도 데이터를 상실하지 않고 수명도 사실상 무한하다. 말그대로 궁극의 저장매체인 것이다. 만일 개인용 컴퓨터 시장[18]에서 SSD가 하드디스크를 완전히 밀어낼 시점이 다가오면 MRAM이나 PRAM을 이용한 저장매체가 나와 SSD의 자리를 위협할 것이다.
삼성전자에서는 PRAM 양산을 위한 연구를 진행하고 있으며 MRAM은 독일의 반도체 연구소인 PTB에서 양산 알고리즘을 연구하고 있다. FeRAM(강유전체 램)이라는 것도 있지만, 시제품을 만들어 놓고 보니 개념(이론)과는 너무도 다른 결과를 보여줬다. 즉, 속도도 예상했던 DRAM만큼 나오지도 않았고 고용량을 위한 고도집적화도 거의 불가능해 지금은 시망 테크를 타고 있는 중. 참고로, 일본 후지쯔에서 어찌어찌 해보겠다고 강짜를 놓다가 역시 망.
MRAM과 PRAM의 경우는 프로토타입 단계는 이미 2000년대 초반에 지났고 현재는 소자의 고도화, 양산화를 위한 연구가 진행 중에 있다.[19][20] 즉, 학계의 손을 떠나 기업 주도로 연구ㆍ개발이 이루어지고 있는 것. 2018년 시점에 PRAM은 3D XPoint라는 이름으로 인텔에 의해 상용화가 되기에 이른 상태이다.
사실, MRAM과 PRAM을 대체할 반도체도 기다리고 있다. 바로 RRAM(저항메모리)와 NRAM(나노램)이 기다리고 있다. MRAM이 박막의 스핀배열이 평행/반평행인지에 따라 저항이 변하는 스핀밸브현상 혹은 거대자기저항(GMR)을 이용한 소자라면, RRAM은 멤리스터라고 불리는 물질을 사용하여 일반적으로는 전기를 잘 통하지 않지만 (높은 저항), 유전체 사이의 전도 path를 일시적으로 형성하여 저항을 낮출 수 있다.
또, 개념상 제시된 미래의 RAM에는 밀리피드(Millipede) 반도체와 경주트랙(Racetrack) 메모리라는 것도 있다. 가시거리내 가장 요원한 기술로는 나노자석(Nano Magnets)을 이용한 분자단위 자기정보저장기술이 있다. 2012년 6월에는 해당 기술로 분자단위로 자기정보를 변화시키는 단계에 이르렀다.# 참고로, 카이스트 전기및전자공학과 명 모 교수가 수업시간에 상술한 반도체들의 상용화 예측 연도를 강의한 바 있는데 MRAM이나 PRAM은 2020년대 초중반, RRAM은 2020년대 후반, 밀리피드는 2030년대, 레이스트랙은 2050년대, 나노저장장비는 21세기 중후반으로 제시했다. MRAM에서 RRAM 간의 상용화 주기가 약간 짧은 것은, 사실상 RAM의 물리적 구조를 개선한 것이기 때문이다. 밀리피드부터는 기존의 RAM과는 완전히 다른 새로운 구조이다.
현대 반도체 산업의 중심인 Si(규소)는 석영의 주성분으로서 지각에 가장 많은 2대 원소 중 하나이며 암석의 주요 성분이기 때문에 현대를 철기시대에 이은 새로운 석기시대라고 농담 삼아 말하는 경우도 있다.
참고로, 반도체 분야에서는 학계의 동향을 항상 신뢰할 수 있는 것은 아니다. CPU 공정 단위가 수십 나노미터 단위로 내려가기 전까지 학계에서는 지속적으로 40nm 이하[21]의 양산이 불가능하다는 주장이 강했지만, 기업의 공밀레 정신으로 그것을 극복해 냈다.[22] 또한 학계는 IGZO트랜지스터가 차세대 디스플레이 구동 소자로 연구되기 전까지 나노결정 실리콘[23]을 매우 주목했으나, 시제품은 기존 디바이스의 단점만 모인 영 쓸모 없는 것이었다.
MRAM과 PRAM은 속도는 DRAM과 같지만 전원 공급이 중단되어도 데이터를 상실하지 않고 수명도 사실상 무한하다. 말그대로 궁극의 저장매체인 것이다. 만일 개인용 컴퓨터 시장[18]에서 SSD가 하드디스크를 완전히 밀어낼 시점이 다가오면 MRAM이나 PRAM을 이용한 저장매체가 나와 SSD의 자리를 위협할 것이다.
삼성전자에서는 PRAM 양산을 위한 연구를 진행하고 있으며 MRAM은 독일의 반도체 연구소인 PTB에서 양산 알고리즘을 연구하고 있다. FeRAM(강유전체 램)이라는 것도 있지만, 시제품을 만들어 놓고 보니 개념(이론)과는 너무도 다른 결과를 보여줬다. 즉, 속도도 예상했던 DRAM만큼 나오지도 않았고 고용량을 위한 고도집적화도 거의 불가능해 지금은 시망 테크를 타고 있는 중. 참고로, 일본 후지쯔에서 어찌어찌 해보겠다고 강짜를 놓다가 역시 망.
MRAM과 PRAM의 경우는 프로토타입 단계는 이미 2000년대 초반에 지났고 현재는 소자의 고도화, 양산화를 위한 연구가 진행 중에 있다.[19][20] 즉, 학계의 손을 떠나 기업 주도로 연구ㆍ개발이 이루어지고 있는 것. 2018년 시점에 PRAM은 3D XPoint라는 이름으로 인텔에 의해 상용화가 되기에 이른 상태이다.
사실, MRAM과 PRAM을 대체할 반도체도 기다리고 있다. 바로 RRAM(저항메모리)와 NRAM(나노램)이 기다리고 있다. MRAM이 박막의 스핀배열이 평행/반평행인지에 따라 저항이 변하는 스핀밸브현상 혹은 거대자기저항(GMR)을 이용한 소자라면, RRAM은 멤리스터라고 불리는 물질을 사용하여 일반적으로는 전기를 잘 통하지 않지만 (높은 저항), 유전체 사이의 전도 path를 일시적으로 형성하여 저항을 낮출 수 있다.
또, 개념상 제시된 미래의 RAM에는 밀리피드(Millipede) 반도체와 경주트랙(Racetrack) 메모리라는 것도 있다. 가시거리내 가장 요원한 기술로는 나노자석(Nano Magnets)을 이용한 분자단위 자기정보저장기술이 있다. 2012년 6월에는 해당 기술로 분자단위로 자기정보를 변화시키는 단계에 이르렀다.# 참고로, 카이스트 전기및전자공학과 명 모 교수가 수업시간에 상술한 반도체들의 상용화 예측 연도를 강의한 바 있는데 MRAM이나 PRAM은 2020년대 초중반, RRAM은 2020년대 후반, 밀리피드는 2030년대, 레이스트랙은 2050년대, 나노저장장비는 21세기 중후반으로 제시했다. MRAM에서 RRAM 간의 상용화 주기가 약간 짧은 것은, 사실상 RAM의 물리적 구조를 개선한 것이기 때문이다. 밀리피드부터는 기존의 RAM과는 완전히 다른 새로운 구조이다.
현대 반도체 산업의 중심인 Si(규소)는 석영의 주성분으로서 지각에 가장 많은 2대 원소 중 하나이며 암석의 주요 성분이기 때문에 현대를 철기시대에 이은 새로운 석기시대라고 농담 삼아 말하는 경우도 있다.
참고로, 반도체 분야에서는 학계의 동향을 항상 신뢰할 수 있는 것은 아니다. CPU 공정 단위가 수십 나노미터 단위로 내려가기 전까지 학계에서는 지속적으로 40nm 이하[21]의 양산이 불가능하다는 주장이 강했지만, 기업의 공밀레 정신으로 그것을 극복해 냈다.[22] 또한 학계는 IGZO트랜지스터가 차세대 디스플레이 구동 소자로 연구되기 전까지 나노결정 실리콘[23]을 매우 주목했으나, 시제품은 기존 디바이스의 단점만 모인 영 쓸모 없는 것이었다.
1970년대 까지의 반도체 시장은 IBM, Texas Instruments, 모토롤라, 인텔 등 미국 기업들이 절대적인 주도권을 쥐고 있었고 필립스, 지멘스로 대표되는 유럽과 NEC, 도시바, 히타치 등의 일본기업들이 그 뒤를 따라가고 있었다. 그러다가 1980년대부터 1990년대 초까지 일본 기업들의 독주가 이어졌지만 1990년대 중반부터는 미국이 다시 주도권을 되찾았고 한국, 대만이 반도체의 신흥강자로 모습을 드러내기 시작했다. 1990년대 중반부터 2000년대 초반, 일본 반도체 기업들의 합종연횡과 철수가 본격화되었고 삼성전자가 2002년부터 인텔 다음인 점유율 2위를 유지하기 시작한 뒤, 2010년대 초반이 되면 남아있던 일본 기업들마저도 점유율을 잃고 일본은 대만과의 협업 시도를 하고 있다. # 그래서 일본은 현재는 신에츠화학공업, 도쿄일렉트론, 레이저텍 등의 기업처럼, 반도체 그 자체보다는 반도체를 제조/검사하는 장비에 큰 강세를 보인다.
반도체 산업은 과거 IDM(Integrated device manufacturer)이라는 한 기업에서 설계, 제조를 전부하는 수직 계열화된 모델이 주류였다. 1982년 일본 기업 히타치와 미쓰비시가 미국 기업 IBM의 반도체 기술을 빼돌려 산업 스파이로 적발 되면서 13명이 미국 FBI에 체포되는 사건이 있었다.# 그러나 1980년대 후반부터 미국에서 소수의 엔지니어들이 기존의 거대 반도체 기업에서 퇴사해 공장 없이 반도체 설계만을 하는 벤처기업들을 설립하기 시작했으며, 그 설계대로 반도체를 위탁 생산해주는 파운드리가 대만의 TSMC의 설립과 함께 본격화되면서 현재는 팹리스와 파운드리로 분화되어 가는 추세에 있다. 이에 따라 IDM 모델에서 전환하는 데에 실패한 일본의 NEC 같은 반도체 기업들이 대거 몰락하였다.
반도체 산업은 과거 IDM(Integrated device manufacturer)이라는 한 기업에서 설계, 제조를 전부하는 수직 계열화된 모델이 주류였다. 1982년 일본 기업 히타치와 미쓰비시가 미국 기업 IBM의 반도체 기술을 빼돌려 산업 스파이로 적발 되면서 13명이 미국 FBI에 체포되는 사건이 있었다.# 그러나 1980년대 후반부터 미국에서 소수의 엔지니어들이 기존의 거대 반도체 기업에서 퇴사해 공장 없이 반도체 설계만을 하는 벤처기업들을 설립하기 시작했으며, 그 설계대로 반도체를 위탁 생산해주는 파운드리가 대만의 TSMC의 설립과 함께 본격화되면서 현재는 팹리스와 파운드리로 분화되어 가는 추세에 있다. 이에 따라 IDM 모델에서 전환하는 데에 실패한 일본의 NEC 같은 반도체 기업들이 대거 몰락하였다.
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상기 이미지는 2021년 반도체 순이익 기준 기업 순위이다. 한국 기업 중에는 삼성전자와 SK하이닉스가 각각 1위와 3위에 올라있다.
현재 점유율은 메모리의 경우 한국이 4분의 3가량을 점유하고 있으며, 시스템 반도체는 미국이 3분의 2 정도를 점유해 전체 반도체 점유율로는 한국이 4분의 1, 미국이 2분의 1 정도를 점유하고 있다. 현재는 미국이 주도하고 있지만 메모리의 경우 한국이 압도적 최강국이고, 메모리 시장의 반을 차지하는 삼성전자가 2030년까지 비메모리에서도 1위를 차지하겠다고 공언하기도 하거나# 정부 주도의 비메모리 투자가 이뤄지는 등 한국 역시 비메모리 분야의 경쟁력을 키우기 위해 노력 중인지라 앞으로 어떻게 될지는 지켜봐야 한다.
현재 대한민국은 메모리 분야에서의 강세와 파운드리 분야에서 다소 강세를 나타내고 있다. 이와 대조적으로 시스템 분야와 팹리스 분야는 미개척 상태로 중국과 대만보다 기술에서 뒤쳐져 있다. 세계 점유율은 1%도 되지 않고 있다. 중국과 대만에게 기술격차가 더 벌어지기 전에 시스템 분야와 팹리스 분야에 대한 많은 투자와 기술 개발이 매우 필요한 상황이다.
한편 반도체 업계는 가격 기준이 아닌 공급량 기준으로 계약이 체결되는 구조이기 때문에 수요와 공급에 의해 가격의 급등락이 잦은 편이며 이에 따라 주기가 생성되는 대표적 사이클 업종이다. 특히 팹을 보유하고 있는 파운드리와 IDM 업체의 경우 이러한 특성이 매우 두드러진다.[24] 이로 인해 대부분의 고객사들은 통상적으로 일정 재고 이상을 비축해두고 있다. 2021년 반도체 공급망 병목 현상을 겪은 이후부터는 공급량 기준이 아닌 선가격 책정 방식으로 제품을 판매하려는 업체들이 생기고 있으며 데이터센터와 전장반도체 등의 분야를 필두로 높은 수요로 인해 사이클의 주기와 등락폭이 줄어들었다.
반도체 제조업의 경우 첨단 장비를 확보하고 고객사를 최대한 모으며 수율을 끌어올려야 유의미한 생산 실적이 나오는 대표적인 자본 주도형 산업이기 때문에 자본동원력이 뛰어난 소수의 업체 위주로 산업이 구성되어 있다.
현재 점유율은 메모리의 경우 한국이 4분의 3가량을 점유하고 있으며, 시스템 반도체는 미국이 3분의 2 정도를 점유해 전체 반도체 점유율로는 한국이 4분의 1, 미국이 2분의 1 정도를 점유하고 있다. 현재는 미국이 주도하고 있지만 메모리의 경우 한국이 압도적 최강국이고, 메모리 시장의 반을 차지하는 삼성전자가 2030년까지 비메모리에서도 1위를 차지하겠다고 공언하기도 하거나# 정부 주도의 비메모리 투자가 이뤄지는 등 한국 역시 비메모리 분야의 경쟁력을 키우기 위해 노력 중인지라 앞으로 어떻게 될지는 지켜봐야 한다.
현재 대한민국은 메모리 분야에서의 강세와 파운드리 분야에서 다소 강세를 나타내고 있다. 이와 대조적으로 시스템 분야와 팹리스 분야는 미개척 상태로 중국과 대만보다 기술에서 뒤쳐져 있다. 세계 점유율은 1%도 되지 않고 있다. 중국과 대만에게 기술격차가 더 벌어지기 전에 시스템 분야와 팹리스 분야에 대한 많은 투자와 기술 개발이 매우 필요한 상황이다.
한편 반도체 업계는 가격 기준이 아닌 공급량 기준으로 계약이 체결되는 구조이기 때문에 수요와 공급에 의해 가격의 급등락이 잦은 편이며 이에 따라 주기가 생성되는 대표적 사이클 업종이다. 특히 팹을 보유하고 있는 파운드리와 IDM 업체의 경우 이러한 특성이 매우 두드러진다.[24] 이로 인해 대부분의 고객사들은 통상적으로 일정 재고 이상을 비축해두고 있다. 2021년 반도체 공급망 병목 현상을 겪은 이후부터는 공급량 기준이 아닌 선가격 책정 방식으로 제품을 판매하려는 업체들이 생기고 있으며 데이터센터와 전장반도체 등의 분야를 필두로 높은 수요로 인해 사이클의 주기와 등락폭이 줄어들었다.
반도체 제조업의 경우 첨단 장비를 확보하고 고객사를 최대한 모으며 수율을 끌어올려야 유의미한 생산 실적이 나오는 대표적인 자본 주도형 산업이기 때문에 자본동원력이 뛰어난 소수의 업체 위주로 산업이 구성되어 있다.
여러모로 반도체는 4차 산업 혁명에 있어 핵심 산업이자 앞으로 폭발적으로 성장하게 될 분야여서 각국 사이의 일종의 기술 패권 경쟁이 심화될 것으로 보인다. 중국도 '반도체 굴기'를 선언하며 정부 차원에서 거대한 펀드를 조성하였다. #
반도체 칩에 대해 이야기 할때 관련 학과로는 보통 전기전자공학과를 많이 떠올리지만, 프로세서 아키텍처[25] 연구개발은 컴퓨터 과학자들이 주도한다. 또한 양자역학의 응용이기 때문에 물리학과, 소자나 공정 분야의 신소재공학과 또한 많이 채용된다. 반도체 제조 공정은 거의 화학의 영역이라서 업계에서는 화학공학과, 화학과 또는 신소재공학과 출신도 많이 보인다. 게다가 요즘에는 대학에서 아예 반도체를 전문으로 다루는 반도체학과까지 새롭게 만들어진 상황이다.
2020년 들어서는 대한민국 증시에서 BBIG 산업과 함께 동학개미운동의 주요 수혜업종이 되었다. 삼성전자, SK하이닉스 등 반도체 기업들이 코스피 상승을 주도하였다. 수출규제로 인해 관련 산업(소재,부품,장비)들도 기술자립이 가능할 것이다는 요건에 의해 성장 가능성이 높아 보이는 전망이고, 게다가 코로나19와 제4차 산업 혁명 등으로 반도체 수요가 공급을 크게 초과하여 빅싸이클이 오게 되었다. 반도체의 Q(Quantity, 양)는 제한적인데 P(Price, 가격)가 크게 오름에 따라 반도체 기업들의 이익이 크게 늘어나고 있으며, 반도체 업종 주식들이 국내와 해외, 메모리와 비메모리를 가리지 않고 강세를 보이고 있다. 특히 테슬라를 비롯한 전기차 시장 규모가 늘어나고 있는데, 전기차에 들어가는 반도체가 화석연료를 사용하는 일반 차량에 들어가는 반도체보다 훨씬 많기 때문에 전기차 배터리 공급이 크게 부족한 실정이다.
2020년대 반도체 부족 사태로 인해 반도체 공급이 수요를 따라가지 못하고 있어서 공급부족 문제가 대두됐다. 자동차 산업에서 차에 필요한 반도체 공급이 많이 부족해졌고, PS5나 XBOX X같은 게임용 콘솔조차 반도체가 부족해서 생산에 차질이 생겼다. 결국, 세계적으로 반도체 전쟁이 심화되며, 문재인 정부에서 2021년 5월 반도체 기업에 대한 세제 혜택과 지원 확대를 발표했다. # # 그리고 2022년 윤석열 정부는 미국 바이든 정부와 함께 반도체에서의 한미동맹을 넓히기로 결정했다. 미국의 칩설계와 한국의 칩제조 능력이 시너지를 이룰 것이라는 계산이다. #
2024년 미국 대통령 선거의 유력 주자인 도널드 트럼프와 현재는 후보직에서 사퇴했으나 대선 기준 현 대통령인 조 바이든 모두 미국이 주도하는 반도체 시장을 연신 외치고 있다. 그러나, 이 미국 주도 반도체 사이클에서 한국 기업의 언급이 점차 적어졌고, 심지어는 2024년 7월, 필라델피아 반도체에 관해 연설하던 도널드 트럼프의 입에서 오로지 대만과 TSMC, 조 바이든 역시 비슷한 시기 네덜란드의 ASML만을 언급했기에 한국 기업에 대한 언급이 전무했다. 이 것은 한국의 반도체 기업이 미국 우선의 제도를 (눈에 거슬리지 않게) 따라가고 있다는 의미도 되지만, 동시에 반도체 시장에서의 중요성이 상당히 떨어졌다고 볼 수 있기에 매우 예의주시 해야할 현상이라고 볼 수 있다.# 물론 미 반도체 동맹에 속한 미국 외 다른 국가들에 대해 강한 어조로 비판을 하던 트럼프는 한국 기업 역시 언제라도 입방아에 올릴 것이고, 현 행정부 바이든 역시 그럴 가능성이 있지만, 한국의 삼성전자와 SK 하이닉스의 중요도는 TSMC와 ASML에 비해 상대적으로 밀려났다는 위기감이 감지되었다고 볼 수 있다.
반도체 칩에 대해 이야기 할때 관련 학과로는 보통 전기전자공학과를 많이 떠올리지만, 프로세서 아키텍처[25] 연구개발은 컴퓨터 과학자들이 주도한다. 또한 양자역학의 응용이기 때문에 물리학과, 소자나 공정 분야의 신소재공학과 또한 많이 채용된다. 반도체 제조 공정은 거의 화학의 영역이라서 업계에서는 화학공학과, 화학과 또는 신소재공학과 출신도 많이 보인다. 게다가 요즘에는 대학에서 아예 반도체를 전문으로 다루는 반도체학과까지 새롭게 만들어진 상황이다.
2020년 들어서는 대한민국 증시에서 BBIG 산업과 함께 동학개미운동의 주요 수혜업종이 되었다. 삼성전자, SK하이닉스 등 반도체 기업들이 코스피 상승을 주도하였다. 수출규제로 인해 관련 산업(소재,부품,장비)들도 기술자립이 가능할 것이다는 요건에 의해 성장 가능성이 높아 보이는 전망이고, 게다가 코로나19와 제4차 산업 혁명 등으로 반도체 수요가 공급을 크게 초과하여 빅싸이클이 오게 되었다. 반도체의 Q(Quantity, 양)는 제한적인데 P(Price, 가격)가 크게 오름에 따라 반도체 기업들의 이익이 크게 늘어나고 있으며, 반도체 업종 주식들이 국내와 해외, 메모리와 비메모리를 가리지 않고 강세를 보이고 있다. 특히 테슬라를 비롯한 전기차 시장 규모가 늘어나고 있는데, 전기차에 들어가는 반도체가 화석연료를 사용하는 일반 차량에 들어가는 반도체보다 훨씬 많기 때문에 전기차 배터리 공급이 크게 부족한 실정이다.
2020년대 반도체 부족 사태로 인해 반도체 공급이 수요를 따라가지 못하고 있어서 공급부족 문제가 대두됐다. 자동차 산업에서 차에 필요한 반도체 공급이 많이 부족해졌고, PS5나 XBOX X같은 게임용 콘솔조차 반도체가 부족해서 생산에 차질이 생겼다. 결국, 세계적으로 반도체 전쟁이 심화되며, 문재인 정부에서 2021년 5월 반도체 기업에 대한 세제 혜택과 지원 확대를 발표했다. # # 그리고 2022년 윤석열 정부는 미국 바이든 정부와 함께 반도체에서의 한미동맹을 넓히기로 결정했다. 미국의 칩설계와 한국의 칩제조 능력이 시너지를 이룰 것이라는 계산이다. #
2024년 미국 대통령 선거의 유력 주자인 도널드 트럼프와 현재는 후보직에서 사퇴했으나 대선 기준 현 대통령인 조 바이든 모두 미국이 주도하는 반도체 시장을 연신 외치고 있다. 그러나, 이 미국 주도 반도체 사이클에서 한국 기업의 언급이 점차 적어졌고, 심지어는 2024년 7월, 필라델피아 반도체에 관해 연설하던 도널드 트럼프의 입에서 오로지 대만과 TSMC, 조 바이든 역시 비슷한 시기 네덜란드의 ASML만을 언급했기에 한국 기업에 대한 언급이 전무했다. 이 것은 한국의 반도체 기업이 미국 우선의 제도를 (눈에 거슬리지 않게) 따라가고 있다는 의미도 되지만, 동시에 반도체 시장에서의 중요성이 상당히 떨어졌다고 볼 수 있기에 매우 예의주시 해야할 현상이라고 볼 수 있다.# 물론 미 반도체 동맹에 속한 미국 외 다른 국가들에 대해 강한 어조로 비판을 하던 트럼프는 한국 기업 역시 언제라도 입방아에 올릴 것이고, 현 행정부 바이든 역시 그럴 가능성이 있지만, 한국의 삼성전자와 SK 하이닉스의 중요도는 TSMC와 ASML에 비해 상대적으로 밀려났다는 위기감이 감지되었다고 볼 수 있다.
얇은 원형의 판으로 가공하여 사용하는 모습이 1번의 음식과 모양이 같아 불리게 된 명칭.
현대 반도체를 만드는 데 있어 그 기본이 되는 요소로 다양한 재료로 만들 수 있지만 대부분 단가, 안정성, 특성으로 인해 규소로 만든다.# [3]
한 판에 많은 반도체 다이를 뽑아낼수록 제조원가를 낮출 수 있다. CPU, RAM, GPU같은 반도체는 200mm를 거친 뒤 2020년대에는 300mm 웨이퍼에서 생산하는 것이 대세이다. 반도체 수요가 더 오른 이후에는 400, 450mm 웨이퍼의 상용화 목소리도 나오고 있다. 한편 실리콘 웨이퍼 외에 150mm가 주력인 SiC 웨이퍼는 자동차와 전력 등 아날로그 반도체 분야에 주로 사용되고 있다. 전기자동차의 배터리 전력관리 반도체로 그 중요성이 강조되었는데, 수요가 몰린다 해도 넓은 반도체에서 생산할 정도는 아니라서 작은 웨이퍼로 상대적으로 값싸게 생산하는 경향을 보인다. 그러다가 코로나19x테슬라발 전력 반도체 대란의 주인공이 되었지만.
태양광 발전에도 웨이퍼가 쓰이는데, 반도체와 마찬가지로 폴리실리콘을 원료로 사용하지만 주요 제조업체가 전혀 다르다. 순도[4]가 훨씬 낮을 뿐더러 웨이퍼 크기도 크고 사각형 형태라서 산업 장벽이 낮기 때문이다. 이로 인해 당국의 보조금 지원을 받은 중국 업체들이 업계를 독점 수준으로 장악하고 있다.[5]
자세한 내용은 웨이퍼/제조 문서 참고하십시오.
춘추전국시대를 거친 이후 현재는 상위 5개 회사가 90%가 넘는 시장 점유율을 가지고 있는 소수독점 산업이다. 자체 팹을 보유하고 있는 파운드리, IDM의 수요에 의존하고 있다.
SoC(System on a Chip)[1]는 완전 구동이 가능한 제품과 시스템이 한 개의 칩에 들어 있는 것을 말한다. 즉, 하나의 칩 내에서 CPU, GPU, NPU, RAM, ROM, 컨트롤러 등의 다양한 역할을 구현하는 체제이다.
비유하자면 우리의 뇌와 같은 존재라고 생각하면 된다.
비유하자면 우리의 뇌와 같은 존재라고 생각하면 된다.
또는 간단하게 기존 조립식 컴퓨터에 쓰이는 부품들이 대부분 칩 하나로 통합되었다고 보면 쉽다.[2] 즉, 칩 한 개로 시스템을 이룰 수 있어야 한다.#
본래는 MCM 기술을 대체하는 기술로서 각광받았으나, 최근 미세공정의 어려움과 비용 증가로 여러 다이를 결합하는 SiP 방식으로 회귀하는 경우도 많아지고 있다. 물론 SoC를 위해 발전된 미세공정과 패키징 기술 덕에 SiP임에도 기존 SoC에 준하는 소형화와 전력소모를 가지는 편.
https://m.blog.naver.com/careerners/222603010463
* 이 글은 반도체 산업의 범위를 '표'로 간단하게 알아보는 칼럼입니다. 반도체 산업에 종사하거나 희망하는 분들이라면 이 글을 통해 반도체 산업에는 어떤 종류의 비즈니스가 있는지를 알아가시기 바랍니다.
삼성전자와 하이닉스 덕분에 우리나라에서는 '반도체' 회사가 킹왕짱이라는 인식이 있는 것이 사실입니다. 실제로도 제일 잘 나가는 회사들이기도 하죠.
하지만 삼성전자나 하이닉스의 반도체는 전체 반도체 산업의 일부분에 불과하다는 사실을 알고 계셨나요?
그만큼 반도체는 굉장히 폭넓은 산업입니다.
왜냐하면 반도체는 '산업의 감초'라는 별명을 지니고 있을 정도로 모든 제품에서 반드시 들어가야 하는 분야기 때문입니다.
그만큼 반도체 산업은 굉장히 세부적으로 디테일하게 나누어져 있습니다.
그래서 이 글에서는 간단하게 반도체 산업을 어떻게 구분할 수 있는지를 알아보겠습니다.
메모리 비메모리 차이 및 반도체 산업 종류
1. 메모리 vs. 비메모리
반도체 산업에 대해서 이해하기 위해서는 메모리와 비메모리를 구분할 줄 알아야 합니다.
메모리 반도체는 정보를 저장할 수 있는 반도체를 말합니다. 반면 비메모리 반도체는 정보를 저장하지 않는 반도체로 연산이나 제어기능을 수행하는 반도체를 말합니다.
둘 중 뭐가 더 돈이 될까요? 당연히 비메모리입니다. '연산'이나 '제어'와 같은 전자제품의 두뇌 역할을 하는 비메모리를 더 만들기 어렵고, AI/빅데이터/사물인터넷 등과 같은 최신 기술에 필요한 반도체가 비메모리 반도체, 즉 시스템 반도체라고 불리우는 녀석이기 때문이죠.
재미있는 건 전세계 반도체 시장의 70%가 비메모리 반도체임에도 불구하고, 우리나라 기업들의 점유율은 10년 째 고작 3%에 불과합니다.
메모리와 비메모리 산업의 구분은 아래 표를 보면 더 명백하게 드러납니다.
표를 보면 알겠지만, 메모리 산업은 소품종 대량생산에 적합한 반면, 비메모리 산업은 다품종 소량생산에 적합합니다. 그리고 메모리 산업은 시장을 선점해서 대량으로 물량을 찍어내는 공장형에 적합하지만, 비메모리 산업은 시장을 선점하지 않더라도 우수한 설계 기술만 있으면 경쟁력을 확보할 수 있습니다.
앞으로 어떤 분야가 돈이 될지는 명백하겠죠?
애플이나 구글이 삼성보다 잘나가는 이유는 단순히 휴대폰이나 SW를 잘 찍어내서가 아닙니다. 휴대폰에 들어가는 OS를 잘 설계하고 각종 SW에 대한 지적재산권을 지닌 기업이기 때문이죠.
바로 이런 이유 때문에 우리나라의 반도체 기업들도 비메모리 산업에 주력하려고 하는 겁니다.
2. 반도체 산업의 분류
메모리와 비메모리에 대한 구분은 반드시 알아둬야 하는 것이기 때문에 조금 말이 길었네요.
그럼 이번에는 반도체 산업에 대한 분류를 알아보겠습니다.
반도체 생산업체는 제조 공정에 따라 일관공정 업체(IDM : Integrated Device Manufacturer), 설계전문업체(Fabless), 수탁제조업체(Foundry), IP개발업체(Chipless) 등의 전공정(Front-End Process)업체와 후공정(Back-End Process)의 어셈블리 및 테스트 전문업체 등이 있습니다.
메모리 분야는 거의 대부분 IDM이라고 보시면 됩니다. 비메모리분야는 수요가 다양한 만큼 어떤 가치를 창출하느나에 따른 밸류체인이 세부적으로 나눠집니다.
이를 표로 정리하면 아래와 같이 되겠습니다.
지금까지 간략하게 메모리 반도체와 비메모리 반도체의 차이, 그리고 반도체 산업에 대한 분류를 알아봤습니다.
사실 어떤 산업이 잘 나가면 공정이 세분화되는 것이 인지상정입니다.
그래서 과거에는 메모리 부문, 즉 IDM 부분에 대한 기업들만 존재하다가 전자제품이 고도로 발달하면서 비메모리 부문, 즉 시스템 반도체가 발달하면서 반도체의 밸류체인이 세부적으로 나뉜 것입니다.
그리고 앞으로 이런 추세는 지속될 겁니다. 현재는 삼성전자가 파운드리 산업에 진출하면서 각광을 받고 있지만, 더 머나먼 미래를 보기 위해서, 더 큰 부가가치를 생산할 수 있기 위해서는 설계능력에 초점을 맞출 수 있어야 합니다.
당신이 어떤 커리어를 지향하는지는 모르지만, 반도체 업계를 희망한다면 최소한 반도체 산업의 전체 틀은 반드시 알아두어야 합니다.
그래야 산업의 트렌드가 어떻게 변화할지, 그리고 그 트렌드에서 어떻게 움직여야 할지를 가늠해볼 수 있을테니 말이죠.
7400 시리즈
TTL이나 4000 시리즈 CMOS가 대표적인 초창기의 집적 회로는 일정 기능을 가진 칩을 대량으로 양산하는 식으로 제작되었다.
이런 칩들은 칩 하나하나마다 기능이 딱딱 정해져 있었다. 그래서 기업에서 원하는 기능이 없는 경우도 있었고, 보통 이럴 때는 각
칩을 조합해서 원하는 회로를 만들었다. 문제는 이렇게 했을 때 기판이 커지고 칩이 많아짐에 따라 전력 소모도 늘어나는 관계로
이를 해결하기 위해 아예 자기가 원하는 기능을 탑재하는 칩을 주문하기에 이르렀고, 기술의 발전 덕분에 반도체 업체가 이를 수용할 수
있게 되었다. 게이트 어레이 등이 개발된 것도 있고 HDL(반도체를 프로그래밍하는 언어)등이 생겨서 문서화 하기도 쉬워진 것도 있다. ASIC로 인해서 본격적인 주문형 반도체 시장이 열렸다.
주문자가 원하는 기능만 최소한으로 박아 넣은 관계로 주문자가 원하는 수준의 퍼포먼스를 내면서 가장 작고 전력소모도 적게 만들 수 있다. 이는 DSP 같은 것, 특히 네트워크 장비처럼 초당 패킷처리만 수 페타바이트 하는 물건들처럼 아주 극단적으로 빠른 속도를 필요로 하거나, 위성같이 전력 문제에 민감한 기기나 암호화폐 채굴처럼 전성비에 목을 맬 수 밖에 없는 일처럼 최적의 전성비를 달성해야 되는 경우나, 최소한의 크기에 맞춰야 되는 경우(SoC)에 자주 쓰였다.
다만 모든 물건이 기본적으로 많이 찍어내면 가격이 내려가는 구조라서 주문형 반도체는 기본적으로 매우 비싼 물건이다. 개발 시간이 오래 걸리는 문제도 있지만 기본적으로 수요자의 목적에 맞춘 칩이라서 수요가 한정되어서 대량생산으로 가격을 떨구기 매우 힘들다. 그래서 일반적인 소비자들이 감당할 수준하고는 거리가 멀다. 게다가 생산 과정에서 설계에 결함이 발생되면 기존에 생산한 칩들은 수정이 불가능하니 폐기해야 된다. 이 때문에 ASIC 칩을 생산하기 전에 CPLD나 FPGA로 설계를 검증해보고 생산에 들어간다. 물론 대다수의 칩이 설계부터 잘못되었다면 폐기해야 되지만 멜트다운 버그 때처럼 소프트웨어적으로 메꾸거나 칩의 일부분을 봉인하는 형식으로 재활용할 수 있는 경우도 많다.
이 때문에 정부처럼 정말 돈이 넘쳐나는 집단이거나, 빠른 처리 속도의 칩이 필요하거나, SoC나 암호화폐 전용 채굴기처럼 ASIC을 대량 생산해서 손익분기점을 넘길 수 있는 업체에서 사용된다. ASIC 설계에 사용되는 HDL은 미국 국방부에서 군용 장비에 쓰이는 ASIC을 문서화하기 위해 나온 언어이고 옐브루스 프로세서 같이 순수한 노가다로써 ASIC을 설계한 곳도 있다.
다만 기술의 발전으로 ASIC 설계만 전문으로 하는 기업들 또한 존재하며 아예 ASIC설계에 써먹을수 있는 IP등을 미리 만들어 놓고 바로 활용하게 만들어 놓은 회사들이 많아지고 있어서 ASIC 설계 난이도와 제작 난이도는 과거에 비하면 상대적으로 낮아지고 있는 중이다. 현재 반도체 생산의 효율화를 위해 반도체 설계플랫폼을 만드는 회사들이 등장하고 있다. 물론 과거에 비해서라는 것이지 현대의 최신 기술을 반영해 만드는 초고성능 ASIC은 여전히 비싼 영역에 들어간다.
주문자가 원하는 기능만 최소한으로 박아 넣은 관계로 주문자가 원하는 수준의 퍼포먼스를 내면서 가장 작고 전력소모도 적게 만들 수 있다. 이는 DSP 같은 것, 특히 네트워크 장비처럼 초당 패킷처리만 수 페타바이트 하는 물건들처럼 아주 극단적으로 빠른 속도를 필요로 하거나, 위성같이 전력 문제에 민감한 기기나 암호화폐 채굴처럼 전성비에 목을 맬 수 밖에 없는 일처럼 최적의 전성비를 달성해야 되는 경우나, 최소한의 크기에 맞춰야 되는 경우(SoC)에 자주 쓰였다.
다만 모든 물건이 기본적으로 많이 찍어내면 가격이 내려가는 구조라서 주문형 반도체는 기본적으로 매우 비싼 물건이다. 개발 시간이 오래 걸리는 문제도 있지만 기본적으로 수요자의 목적에 맞춘 칩이라서 수요가 한정되어서 대량생산으로 가격을 떨구기 매우 힘들다. 그래서 일반적인 소비자들이 감당할 수준하고는 거리가 멀다. 게다가 생산 과정에서 설계에 결함이 발생되면 기존에 생산한 칩들은 수정이 불가능하니 폐기해야 된다. 이 때문에 ASIC 칩을 생산하기 전에 CPLD나 FPGA로 설계를 검증해보고 생산에 들어간다. 물론 대다수의 칩이 설계부터 잘못되었다면 폐기해야 되지만 멜트다운 버그 때처럼 소프트웨어적으로 메꾸거나 칩의 일부분을 봉인하는 형식으로 재활용할 수 있는 경우도 많다.
이 때문에 정부처럼 정말 돈이 넘쳐나는 집단이거나, 빠른 처리 속도의 칩이 필요하거나, SoC나 암호화폐 전용 채굴기처럼 ASIC을 대량 생산해서 손익분기점을 넘길 수 있는 업체에서 사용된다. ASIC 설계에 사용되는 HDL은 미국 국방부에서 군용 장비에 쓰이는 ASIC을 문서화하기 위해 나온 언어이고 옐브루스 프로세서 같이 순수한 노가다로써 ASIC을 설계한 곳도 있다.
다만 기술의 발전으로 ASIC 설계만 전문으로 하는 기업들 또한 존재하며 아예 ASIC설계에 써먹을수 있는 IP등을 미리 만들어 놓고 바로 활용하게 만들어 놓은 회사들이 많아지고 있어서 ASIC 설계 난이도와 제작 난이도는 과거에 비하면 상대적으로 낮아지고 있는 중이다. 현재 반도체 생산의 효율화를 위해 반도체 설계플랫폼을 만드는 회사들이 등장하고 있다. 물론 과거에 비해서라는 것이지 현대의 최신 기술을 반영해 만드는 초고성능 ASIC은 여전히 비싼 영역에 들어간다.
인공위성, AXIS 등이있다.
En: Charge-Coupled Device / 한: 전하결합소자 / 漢: 電荷結合素子
CCD 센서는 빛을 전하로 변환시켜 이미지를 얻어내는 센서이다. CCD 기술을 개발한 공로로 개발자인 윌러드 보일(Willard S. Boyle)과 조지 스미스(George E. Smith)는 2006년 찰스 스타크 드레이퍼 공학상을 수상하고, 2009년 노벨물리학상을 수상했다.
엄밀하게 CCD는 보다 넓은 의미에서 전하를 이동시키는 소자로서, 주로 소자 내부에서 전하를 조작(디지털화 등)할 수 있는 영역으로 옮기는 역할을 한다. CCD 센서는 이 CCD를 응용하여 광다이오드를 어마어마하게 많이 박아서 빛을 전하로 전환시켜 그 전하를 다시 디지털화하여 디지털 이미지를 얻을 수 있게 하는 센서를 말한다.
그런데 CCD가 디지털 카메라, 스캐너, 캠코더와 같은 영상 장치의 촬상소자로 사용되는 CCD 센서에 가장 많이 사용되고 있고 산업적 활용도도 워낙 높다 보니 원천기술인 CCD보다 CCD로 만든 촬상소자인 CCD 센서가 CCD를 대표하는 용어가 되어버렸다. 다만 최근에는 촬상소자 용으로 CMOS 센서가 더 많이 탑재되고 있다. 2010년 이후의 촬영장비엔 거의 대부분 CCD가 아닌 CMOS가 들어가고 있다고 보면 된다.
다만 CCD는 구조상 한번에 모든 픽셀을 동시에 촬영하는 글로벌셔터 방식인 반면에, CMOS는 한 줄씩 시간차를 두고 촬영하는 롤링셔터 방식이 대부분이라 피사체가 고속으로 움직이는 경우에는 상이 일그러지는 젤로현상이 일어나기 때문에 용도에 따라서는 CCD가 필수인 경우도 있다. 최근에는 기술의 발전으로 글로벌셔터 방식의 CMOS도 개발되었지만 마찬가지로 CCD도 화질의 급격한 향상을 이루어내면서 앞으로의 대세가 무엇이 될 지는 두고봐야 하는 상황.
CCD 센서는 빛을 전하로 변환시켜 이미지를 얻어내는 센서이다. CCD 기술을 개발한 공로로 개발자인 윌러드 보일(Willard S. Boyle)과 조지 스미스(George E. Smith)는 2006년 찰스 스타크 드레이퍼 공학상을 수상하고, 2009년 노벨물리학상을 수상했다.
엄밀하게 CCD는 보다 넓은 의미에서 전하를 이동시키는 소자로서, 주로 소자 내부에서 전하를 조작(디지털화 등)할 수 있는 영역으로 옮기는 역할을 한다. CCD 센서는 이 CCD를 응용하여 광다이오드를 어마어마하게 많이 박아서 빛을 전하로 전환시켜 그 전하를 다시 디지털화하여 디지털 이미지를 얻을 수 있게 하는 센서를 말한다.
그런데 CCD가 디지털 카메라, 스캐너, 캠코더와 같은 영상 장치의 촬상소자로 사용되는 CCD 센서에 가장 많이 사용되고 있고 산업적 활용도도 워낙 높다 보니 원천기술인 CCD보다 CCD로 만든 촬상소자인 CCD 센서가 CCD를 대표하는 용어가 되어버렸다. 다만 최근에는 촬상소자 용으로 CMOS 센서가 더 많이 탑재되고 있다. 2010년 이후의 촬영장비엔 거의 대부분 CCD가 아닌 CMOS가 들어가고 있다고 보면 된다.
다만 CCD는 구조상 한번에 모든 픽셀을 동시에 촬영하는 글로벌셔터 방식인 반면에, CMOS는 한 줄씩 시간차를 두고 촬영하는 롤링셔터 방식이 대부분이라 피사체가 고속으로 움직이는 경우에는 상이 일그러지는 젤로현상이 일어나기 때문에 용도에 따라서는 CCD가 필수인 경우도 있다. 최근에는 기술의 발전으로 글로벌셔터 방식의 CMOS도 개발되었지만 마찬가지로 CCD도 화질의 급격한 향상을 이루어내면서 앞으로의 대세가 무엇이 될 지는 두고봐야 하는 상황.
반도체와 트랜지스터는 어떻게 다른가요?
반도체를 얘기할 때 핀펫, GAA 등의 용어가 나오는데 이것이 트랜지스터 구조의 종류라고 들었습니다.
이 때, 반도체가 트랜지스터인가요? 아니면 다른 뜻으로 쓰는 용어인가요?
https://www.a-ha.io/questions/4c880522dea03732b7db036efee85257
안녕하세요. 안상우 과학전문가입니다.
트랜지스터는 반도체 일종입니다 반도체 종류는 여러 가지가 있을 수 있는데 그 중에서 전류를 흐르는 방향을 조절할 수 있는 것을 트랜지스터라고 합니다
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
반도체는 쉽게 말해 다이오드와 트랜지스터를 만드는 재료이므로, 다이오드나 트랜지스터와
동등한 수준의 역할은 할 수 없습니다. 또한, 다이오드는 교류 전류를 정류하는 게 주된 역할이고
트랜지스터는 제어 신호에 의해 회로의 전류를 제어하는 것이 주된 역할입니다..
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
반도체와 트랜지스터는 밀접한 관련이 있지만 다른 개념입니다. 반도체는 전기를 흐르게 하는 물질로 주로 실리콘을 사용합니다. 이러한 반도체 소재를 이용하여 전자기기의 회로를 만들 수 있습니다.
반면에 트랜지스터는 반도체 소재를 이용하여 만든 전자소자로 전기 신호를 증폭하거나 스위치 역할을 합니다. 트랜지스터는 반도체 소재를 이용하여 만들어지기 때문에 반도체의 한 종류라고 볼 수 있지만 반도체와 트랜지스터는 서로 다른 개념입니다.
트랜지스터에는 여러 종류가 있으며 핀펫과 GAA는 그 중 일부입니다. 핀펫은 트랜지스터의 게이트와 소스 드레인을 각각 핀 형태로 구성한 것으로 전류의 흐름을 제어하는 역할을 합니다. GAA는 게이트-오브-오브-소스 구조로 더 많은 전류를 제어할 수 있도록 설계된 트랜지스터입니다. 핀펫과 GAA는 트랜지스터의 일부 종류로 전류의 흐름을 제어하는 역할을 합니다. 이렇게 반도체와 트랜지스터는 서로 다른 개념이지만 서로 밀접한 관련이 있습니다.
이 트랜지스터를 좀 더 조밀하게 만들어 작은 칩에 넣은 것을 집적 회로(IC)라고
한다. 초기에는 트랜지스터 수천~수백만 개를 집적한 집적회로만 있었지만, 현재에 이르러서는 수억~수백억 개는 기본으로 때려
박아서 만든다. 우리가 흔하게 사용하는 CPU, GPU, 플래시 메모리, RAM 전부 트랜지스터를 이용해서 만든 것이다. 한마디로
현대 사회를 지탱하는 컴퓨터 전반은 전부 트랜지스터로 이루어져 있다고 보면 된다.
https://news.samsungsemiconductor.com/kr/%EB%B0%98%EB%8F%84%EC%B2%B4%EC%9D%B4%EC%95%BC%EA%B8%B0-%EC%9B%B9%ED%88%B013%ED%99%94-tv%EC%97%90%EB%8F%84-%EB%B0%98%EB%8F%84%EC%B2%B4%EA%B0%80-%EC%9E%88%EB%8B%A4/
[반도체이야기 웹툰13화] TV에도 반도체가 있다?
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