거침없는 TSMC "올해 반도체 공장 7개 추가 건설"

오늘 집중적으로 공부해 볼 기사는 '바로 그' 반도체 기업과 관련된 기사다.

 

파운드리 3나노 주문 폭주 … TSMC 공장 7곳 또 짓는다 - 매일경제

https://www.mk.co.kr/news/world/11024278

파운드리 3나노 주문 폭주 … TSMC 공장 7곳 또 짓는다 - 매일경제

 

 

지난 한 주 동안 반도체 관련 업체들이 크게 이슈를 끌었던 것 같다.

반도체 대장주인 엔비디아는 실적 발표에 앞서 며칠동안 기대감을 끌어모았고

최근 분기 예상치보다도 호실적을 기록한 데다가 액면분할까지 파격적으로 결정하면서 

시장의 반응은 "역시 형이야! 믿고 있었다구~" 하는 분위기였다. 

엔비디아 실적발표 다음날의 주가

 

반면에 엔비디아로 인해 울상짓는 기업도 있었으니 그건 바로 삼성전자.

 

외신 보도에 따르면 삼성전자가 엔비디아 향 HBM3E 퀄 테스트가 실패해

공급에 차질이 생겼다는 소식이 퍼지면서 주가가 크게 하락했다.

삼성전자는 즉각 해당 보도를 반박했지만 시장은 삼성의 부진을 예상했다는 듯한 반응을 보였다.

 

삼성전자, 외신 보도 반박..."테스트 순조롭게 진행 중"

https://www.ytn.co.kr/_ln/0102_202405241245306865

삼성전자, 외신 보도 반박..."테스트 순조롭게 진행 중"

 

여기에는 그럴만한 이유가 있었다.

다른 기사에 따르면 SK하이닉스와 마이크론은 HBM3E 제품에 1b D램(10나노급 5세대 D램)을 적용하는 반면

삼성전자 HBM3E 제품에는 1a D램(10나노급 4세대 D램)을 적용해 경쟁력이 뒤처진다는 것이다.

 

다만 테스트 결과 실패했다고 단정짓기는 어렵다는 것이 업계의 입장으로 보인다. 그 이유는

1) 통상 반도체 칩 공급에는 많은 공정 조율과 개선을 거치는 것이 일반적이며

2) AI칩의 수요 폭증에 대응하기 위해 결국 엔비디아도 삼성전자가 필요할 것이고

3) 삼성전자는 12단 HBM3E 제품에 보다 집중하고 있기 때문이다.

 

참고로 삼성전자의 12단 제품은 연초에 엔비디아에 샘플 공급을 시작해 현재 테스트 초기인 것으로 알려져 있다.

 

하지만 삼성전자의 악재는 이것뿐만이 아니었으니...

 

24일에는 시장조사기관 카운트포인트리서치에서 1Q24 파운드리(반도체 위탁제조) 시장 점유율을 발표했는데

삼성전자의 점유율은 13%로 2위를 유지했으나 1위 TSMC와의 격차는 더 벌어졌다고 한다.

그 가운데 중국의 파운드리 업체 SMIC는 중국 내 반도체 제조 수요를 끌어들이면서 시장점유율 6%로 3위에 올랐다.

미중 반도체 전쟁이 심화하고 있는 상황에서 중국 반도체 자립 움직임이 거세지고 있어서

개인적으로는 SMIC가 가까운 시일 내에 삼성전자의 점유율을 추월할 수도 있겠다는 생각이 들었다.

 

대만 TSMC, 파운드리는 점유율 역대 최고...삼성전자와 격차 더 벌려

https://www.hankookilbo.com/News/Read/A2024052412060004471?did=NA

대만 TSMC, 파운드리는 점유율 역대 최고...삼성전자와 격차 더 벌려 | 한국일보

 

아무튼 이러한 가운데 굳건히 파운드리 점유율 62%에 빛나는 '그 업체' TSMC

 

서두가 길었지만 오늘 공부를 해 볼 기업은 바로 이 TSMC였다.

최근 TSMC에 관련된 흥미로운 기사들도 많았는데

 

중국이 대만 침공하면…ASML "TSMC내 장비 원격 차단 가능"

https://www.yna.co.kr/view/AKR20240522040200009?input=1195m

중국이 대만 침공하면…ASML "TSMC내 장비 원격 차단 가능" | 연합뉴스

 

중국이 대만에 대한 영유권을 주장하고 호시탐탐 노리고 있는데 중국이 혹시라도 대만을 침공하면

대만 TSMC가 보유한 첨단 반도체 제조장비인 EUV 노광 장비를 중국이 이용할 수 없게

장비 제조사 ASML이 원격으로 차단하는 기능이 있다고 했다는 것이다.

 

세계 최대의 반도체 파운드리 업체인 TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd ADR)는

애플, 엔비디아, 퀄컴 등 글로벌 IT 기업들이 필요로 하는 반도체를 위탁 생산하는 업체이다.

대만 국민들은 TSMC를 중국의 갈등에 맞서 안보를 지켜주는 '호국신산(護國神山, 나라를 지켜주는 신령스러운 산)'으로 여긴다. TSMC의 첨단 반도체 제조 기술은 미국의 주요 산업에 반드시 필요한 자원이기 때문에 미국이 대만을 꼭 지켜야 하는 이유이기 때문이다.

 

TSMC는 엔비디아의 GPU를 생산한다. 여기에는 첨단 패키지 공정인 CoWoS 공법이 사용된다.

CoWoS 패키징이 무엇인지는 이전 포스팅을 참고하면 되겠다.

 

앞서 계속 언급했지만 AI 수요가 폭발적으로 증가하면서 인공지능을 구현하기 위한 고성능 칩의 수요도 급증했다.

그러나 이를 충족시킬 칩 제조 케파(Capa)가 뒷받침되지 못하면서 공급 단에서의 병목현상이 발생해 왔다.

 

이에 따라 TSMC는 최근 공격적인 반도체 공장 증설에 나서면서 생산 케파를 크게 늘리기 시작한 것이다.

기사에 따르면 웨이퍼를 제조하는 반도체 전공정 공장은 2곳, 패키징을 하는 후공정 공장은 5곳을 올해 증축할 계획이다.

여기서 AP는 TSMC의 첨단 패키징 공장에 붙이는 명칭으로 Advanced Packaging의 약자다.

다른 기사를 조회해 TSMC의 패키징 공장 현황을 알 수 있었다.

대만 TSMC 팹, 어디까지 가봤니? <2> [강해령의 하이엔드 테크]

 

TSMC는 신주1공장(AP1), 타이난2공장(AP2), 롱탄3공장(AP3), 타이중5공장(AP5), 주난6공장(AP6) 이렇게

총 5개의 후공정 패지징 공장을 운영하고 있다.

여기에 패키징 공장을 추가 건설한다는 얘기인데 자이7공장(AP7)이 추가될 예정이고,

타이중에 공장을 건설한다는 부분은 사실 잘 이해가 되지 않았다.

 

기존에 있던 타이중5공장에서 원래는 하고있지 않던 첨단 CoWoS 패키징 공정이 추가된다는 의미인지

아니면 아예 새로운 공장(AP8 또는 AP5B 이런 식으로)을 타이중에 건설한다는 의미인지...

찾아보려 했지만 구체적으로 나오지는 않았다.

 

그리고 해외에는 전공정 웨이퍼 공장이 추가 건설될 예정이다.

TSMC는 앞서 일본 구마모토에서 1공장을 건설했는데, 원래 2022년 착공해 5년 내에 준공할 계획이었으나

일정을 무려 3년이나 앞당겨 2년도 채 안되는 기간 안에 공장 건설을 완료해버렸다.

그렇게 연초 준공된 TSMC 구마모토 1공장은 4Q24부터 반도체 양산에 들어갈 예정이며

그와 동시에 구마모토 2공장이 착공에 들어가 2027년에 가동할 계획이다.

 

그러나 TSMC는 여기에 그치지 않고 구마모토 3공장을 건설할 수 있다는 얘기도 나오고 있다.

일본 정부가 반도체 산업을 육성하기 위해 적극적인 유인정책을 펼치고 있어 TSMC의 반응도 긍정적인 상황이다.

TSMC, 日에 3공장 건설할까…삼성과 생산격차 더 벌린다

https://www.newsis.com/view/?id=NISX20240524_0002747034&cID=10414&pID=13000

TSMC, 日에 3공장 건설할까…삼성과 생산격차 더 벌린다

 

그렇다면 현재 운영중인 TSMC의 반도체 전공정 팹 현황도 정리를 해 봐야겠지.

다행히 관련해서 상세하게 내용이 담겨있는 기사를 찾을 수 있었다.

대만 TSMC 팹, 어디까지 가봤니? [강해령의 하이엔드 테크]

2023년 상반기에 작성된 기사이므로 내용에 일부 업뎃이 있을 수 있다는 점은 감안하고 봐야 할 것이다.

 

6인치 팹

대만의 신주 과학단지에 많은 공장들이 위치하고 있는데 이 중 'Fab2'는 6인치(15cm) 웨이퍼 파운드리다.

현재는 8인치(20cm) 웨이퍼를 제조하는 공정도 레거시(Legacy) 공정이라고 해서 첨단 기술 취급을 안하는데

6인치 웨이퍼 공정은 훨씬 옛날 기술임에도 여전히 운영하고 있는 것이다.

월 생산 규모는 9만5000장이며 주로 450nm 공정으로 제조한다.

 

8인치 팹

레거시 공정인 8인치 팹은 대만 내에는 신주 과학단지에 위치한 'Fab3·5·8'과 타이난에 위치한  'Fab6'이 있다.

해외에도 8인치 팹이 위치하고 있는데 중국 상하이의 'Fab10', 미국 자회사 'Wafertek'의 'Fab11', 싱가폴 자회사 'SSMC'가 있다.

총 7개의 8인치 팹의 생산 능력은 월 62만6000장이라고 한다.

 

12인치 팹

본사가 위치한 'Fab12'는 신주 과학단지에 있으며 90nm~7nm 공정을 적용하고 있으며 TSMC의 핵심 R&D 라인도 위치해 있다.

'Fab12'부터는 공장 아래에 여러 동(Phase)로 나뉘며 'Fab12'는 P1~P9으로 구분되어 있고 월 생산 능력은 22만장이다.

타이난에는 'Fab14'와 'Fab18'이 위치하고 있다. 'Fab14'는 90~120nm 공정을 적용하는 반면에

'Fab18'은 2020년부터 첨단 5nm 이상 공정을 가동했고 2022년 말부터 3nm 양산을 발표했다.

타이중에는 'Fab15'가 있으며 7~40nm 공정이 가능하다.

 

Fab 12·15·18에는 미세공정을 가능하게 하는 극자외선(EUV) 공정 라인이 설치되어 있다.

네덜란드의 ASML이 독점 생산하며 원격으로 종료할 수 있다는 EUV 노광 장비가 100대 이상 설치되어 있다고 한다.

대만 내에 위치한 12인치 팹의 전체 생산능력은 월 113만장 수준으로 파악된다.

 

여기에 중국 난징에도 TSMC의 12인치 웨이퍼 공장인 'Fab16'이 있는데

최대 28nm 공정이 가능하며 월 6만장까지 생산 가능하다고 한다.

 

신규 건설 공장

대만의 신주와 가오슝 지역에 2nm 공정까지 가능한 'Fab20·Fab22'이 건설중에 있으며

이르면 2025년 양산을 시작할 계획이다.

 

미국의 애리조나주 피닉스에는 팹 두곳을 건설중이다.

첫번째 팹은 4nm 공정을 활용해 2025년 가동할 예정이며 두번째 팹은 최첨단 2nm 공정이 적용돼 2028년 가동 예정이다.

최근 미국 정부는 66억달러 규모의 보조금 지급과 50억달러 규모의 저리 대출 지원을 발표했고 이에 TSMC는

미국의 지원에 화답하는 차원에서 2030년까지 애리조나주에 2nm 공정을 활용할 세번째 팹 건설 계획까지 발표했다.

 

일본에서도 앞서 언급했던 대로 구마모토 지역에 공장들이 건설되고 있다.

구마모토 1공장은 공사기간을 크게 단축해 올해 초 완공되어 연말부터 양산에 돌입할 예정이고

구마모토 2공장은 연말 건설을 시작해 2027년 가동 예정이나, 1공장과 마찬가지로 일본 정부의 보조금 지원이 적극적으로 제공된다면 기간이 단축될 가능성이 있다. 그리고 구마모토 3공장 건설 가능성도 긍정적으로 검토중인 상황이다.

 

마지막으로 위의 표에는 업데이트 되어 있지 않지만 독일에도 TSMC 공장 건설이 예정되어 있는데,

2023년 8월에 TSMC는 독일 공장 설립 계획을 공개했고 4Q24에 독일 드레스덴 공장이 착공해 2027년 가동할 계획이다.

 

정리해놓고 보니 TSMC는 정말 무서운 속도로 공장을 증설하고 있다는 것이 느껴졌다.

2023년 3월 기준 보도에 따르면 삼성전자 파운드리는 8인치 기준 월 103만장 수준으로 파악된 반면에

TSMC의 전체 웨이퍼 생산 능력은 8인치 웨이퍼 환산 기준 월 335만장으로 삼성전자의 3배 이상 수준이었다.

그때에 비해 지금 상황이 바뀐 부분도 있겠지만 파운드리 점유율 차이가 그렇게 컸던 이유가 짐작되는 부분이다.

 

힘이 닿는다면 TSMC의 신규 건설 팹들의 월 생산 케파, 삼성전자의 현재 생산 능력과 케파 증설 등의 부분까지 조사해

비교하고 싶다는 생각이 들었다. 따라서 조만간 관련 포스팅을 다시 작성할 생각이다.

 

마지막으로 작년 자료이기는 하지만 이번에 공부하면서 참고했던 TSMC 관련 기사를 첨부하면서

이번 포스팅을 마무리해야겠다.

 

대만 TSMC 팹, 어디까지 가봤니? [강해령의 하이엔드 테크]
https://www.sedaily.com/NewsView/29N2O10ESF

대만 TSMC 팹, 어디까지 가봤니? [강해령의 하이엔드 테크]

 

대만 TSMC 팹, 어디까지 가봤니? <2> [강해령의 하이엔드 테크]
https://www.sedaily.com/NewsView/29N5WGS0X1

대만 TSMC 팹, 어디까지 가봤니? <2> [강해령의 하이엔드 테크]

대만 TSMC 팹, 어디까지 가봤니? <3> [강해령의 하이엔드 테크]
https://www.sedaily.com/NewsView/29O4U4XCGO

대만 TSMC 팹, 어디까지 가봤니? <3> [강해령의 하이엔드 테크]

 

대만 TSMC 팹, 어디까지 가봤니? <끝> [강해령의 하이엔드 테크]
https://www.sedaily.com/NewsView/29OB9J0ST3

대만 TSMC 팹, 어디까지 가봤니? <끝> [강해령의 하이엔드 테크]