[반도체 시사] "파운드리 사업의 전망"

애플, 구글, 테슬라, 심지어 페이스북까지 빅테크 기업들이 자체 반도체 칩 개발에 나서고 있습니다. 그로 인해 반도체 위탁생산 업체인 파운드리 사업의 전망이 커지고 있습니다.

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빅테크 기업들의 자체 칩 개발에 따른 파운드리 사업의 비전

애플, 구글, 테슬라, 페이스북 등 IT 분야의 빅테크 기업들이 연이어 자체 반도체 칩 개발에 나서고 있습니다. 구글은 자체 개발 중앙처리장치인 CPU를 탑재한 크롬 운영체제 기반의 노트북과 태블릿 PC를 2023년에 출시할 계획이라고 발표했습니다. 

Q. 왜 많은 기업들이 이미 개발되어 있는 표준 반도체 칩을 사용하지 않고 직접 칩을 만드려고 하는 것일까.
① IT기업들이 자체 칩을 개발하고자 하는 행보는 맞춤형 칩 개발을 통해 경쟁력을 극대화하기 위함.
② 코로나19 팬데믹 사태로 인해 반도체 수급의 불확실성이 커지면서 자체 수급하여 기업안정화를 도모.

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• "애플, 테슬라, 바이두, 구글 등 빅테크 기업 자체 칩 개발에 나서다"
  ① 자체 반도체 칩 개발에 나선 선두주자는 애플입니다. 그 동안 인텔 x86 아키텍처를 사용했던 애플은 자체 M1 칩 전환을 선언했습니다. 이후 실리콘 칩을 탑재한 맥 제품을 잇달아 출시하고 있습니다. 구글은 자체 스마트폰 반도체인 '텐서(Tensor)'를 탑재한 스마트폰 출시를 발표했으며, 2023년부터 크롬 운영체제가 실행되는 크롬북과 태브릿에 자체개발 CPU를 탑재할 것이라고 발표했습니다.
  
  ② 테슬라는 최상의 AI학습 성능을 제공하기 위해서 독자적으로 설계한 자율주행 신경망 처리 슈퍼컴퓨터 '도조(Dojo)'를 개발중에 있습니다. 이를 위해 'D1'으로 부르는 칩을 자체 개발한 것으로 알려졌습니다.
  
  ③ 바이두도 2018년 독자적으로 개발한 AI반도체 칩인 '쿤룬'을 공개했습니다. 그리고 클라우드 기반 산업용 AI인프라인 '바이두 브레인'에 적용될 AI칩 '쿤룬'의 2세대 모델 양산에 돌입했다고 발표했습니다.  
• 차별화, 저렴한 비용때문 / 코로나19사태도 한 몫
  - 빅테크 IT기업들이 자체 반도체 칩을 개발하려는 이유는 맞춤형 칩 개발을 통해 경쟁사와 차별화가 가능하기 때문이라고 분석했습니다. 최근들어서 기업들은 자신들의 특정 요구사항을 잘 수행할 수 있는 맞춤형 칩을 더욱 선호합니다. 이를 통해 경쟁력을 극대화하고 맞춤형 설계칩은 더욱 저렴한 가격에 더 나은 성능을 발휘할 수 있는 장점 또한 있습니다. 
  
  - 코로나 19 사태도 빅테크 IT기업들의 자체 반도체 칩 개발에 불을 붙였다는 분석이 있습니다. 코로나19 팬데믹으로 공급망에 큰 타격을 입었고, 이는 자체 칩을 개발하기 위한 노력을 가속화시켰습니다.
  
  
• "칩 디자인은 직접, 생산은 외부업체 위탁"
  -빅테크 IT 기업들은 반도체 칩 개발에 뛰어들고 있는 상황이지만, 아무도 반도체 칩을 생산하는 단계까지 착수한 기업은 없습니다. 반도체를 생산하기 위한 공정 인프라는 고비용이기 때문입니다. 대만 TSMC와 같이 고급 반도체 칩 공장이나 파운드리 공장을 세우는데는 많은 시간과 약 100억 달러(약 11조 5,800억원)의 비용이 들기 때문입니다.
  
  

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페이스북도 반도체 회사 된다?. 자체 칩 개발에 나선 빅테크 기업들

['빅테크 세미컴']
인텔의 새로운 최고경영자 팻 겔싱어가 미국 애리조나주에 200억 달러를 투자, 대규모 생산 공장 두 개를 건설하고 본격적으로 파운드리 서비스를 시작하겠다고 밝혔습니다. 인텔 파운드리 서비스는 22nm 공정으로 시작하고 향후 7nm로 업그레이드 할 예정입니다. 미 바이든 행정부와 애리조나주에서도 인텔의 공장 설립을 전폭으로 지원하겠다고 밝혔습니다. 

미국은 코로나19 팬데믹 이후 제조업의 중요성을 깨닫고 제조업의 부활을 위해 '반도체 굴기'에 인텔을 내세웠습니다. 이전 제조업을 버리고 서비스업을 전체 산업의 70%로 채웠던 미국은 정부가 산업에 적극 개입하는 아시아식 성공방식을 미국이 채택한 것으로 미국의 정책 전환이라는 점에서 큰 의미가 있습니다. 

반도체 공급 부족 현상이 심화되면서, 아마존이 최근 칩 개발을 공식화했고, 구글, 애플, 페이스북 등 빅테크 기업들이 모두 반도체를 자체개발하는 상황이 벌어졌습니다. 

■ 빅테크 기업의 반도체 제조 생산 현황
① 애플 : M1 칩 자체 개발 완료, 맥북 등 이미 생산, 판매
② 구글 : 모바일 AP(화이트채플) 및 데이터센터용 칩 개발 중
③ 마이크로소프트 : 서버, 서피스PC용 칩 개발 중
④ 아마존 : 데이터센터용 칩 (안나푸르나랩스) 개발 중
⑤ 페이스북 : 가상현실 기기 오큘러스용 칩 개발 중

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• 미국 정부도 적극 지원. '반도체 굴기' 기대감
  -인텔의 발표는 미국의 자존심이 돌아올 것이라고 믿는 분위기입니다. 그동안 중국 등의 아시아에 의존하면서 마스크 하나 제대로 만들지 못했던 미국의 과거를 반성하고 제조업도 미국이 이끌겠다는 의지를 반영하는 것으로 받아들여졌습니다.
  
  -정부가 민간 기업의 비즈니스에 관여하지 않고 '룰'을 만들어 자유경쟁을 보장하는 것이 미국식 자본주의의 특징이지만, 반도체, 5G, 인공지능 등 미래 기술 분야에서는 다릅니다. 미국 정부가 적극적으로 개입해 '위너'를 선택하는 아시아식 성공방식을 채택하여 정책 전환의 의미도 있습니다.  
  
  -반도체 굴기는 중국의 전유물이었지만 이제는 미국이 반도체굴기를 통해 최강국으로 거듭나겠다는 의지가 깔려있습니다.
  
  -인텔, 엔비디아, AMD 등 전통 반도체 업체만을 이끄는 것이 아니라 글로벌 비즈니스를 이끄는 실리콘밸리 기업인 애플, 구글, 마이크로소프트, 아마존, 페이스북 등 빅테크 기업도 자체 반도체 칩 개발을 선언하고 자체 칩 개발을 추진하고 있습니다. 
  
  -아마존은 2015년 인수한 반도체 개발 업체 안나푸르나랩스 팀을 통해 네트워크 스위칭용 칩을 개발중에 있습니다. 자체 네트워크 칩을 활용하여 아마존 쿨르아두, AWS 서비스 성능을 개선한다는 목표이빈다. 아마존이 자체 칩 개발을 공식화하면서 아마존, 구글, 애플, 마이크로소프트, 페이스북 등 빅테크 기업들이 자체 반도체 칩 개발 및 통합 전략을 모두 공개했습니다. 빅테크 기업들의 반도체 자체 개발을 통해 '빅테크 세미컴, BigTech Semiconductor company'가 되는 셈입니다. 

■ 왜 반도체를 자체개발하려 하는가?
① 각사의 핵심 서비스 및 제품을 개선하는 데 있어서 반도체 성능 향상이 매우 중요하기 때문입니다. 빅테크 기업의 스케줄에 맞춰 제품을 생산할 수 있게 됩니다. 

• 애플은 M1칩으로 기존 인텔 칩에 비해 성능이 개선된 맥북 시리즈를 선보이며 호평을 받고 있습니다. 애플은 컴퓨터와 칩을 동시에 설계 제작하기 때문에 외관이나 기구설계, 방열처리, 전력 요구 등을 함께 고려하며 출시합니다. 이에따라 전체적으로 균형잡히고 쉽게 따라 갈 수 없는 완성도의 제품을 만들었습니다. 또한 제품 출시 시기, 가격에 강력한 통제권을 가지게 됐습니다.
  
  과거에는 기존 반도체 업체(인텔 등) 신제품 출시에 의존하여 제품을 만들 수밖에 없었기 때문에 최적의 출시 타이밍을 놓치곤 했습니다. 이제는 핵심 부품을 내재화함으로써 단일 이익구조로 제품의 가격을 통제할 수 있게 됐습니다. 
• M1 칩 개발한 애플, 뮌헨 반도체 연구소 개설 계획
  애플은 2022년 독일 뮌헨에 대규모 반도체 설계 연구소를 개설할 것이라고 밝혔습니다. 뮌헨 반도체 연구소는 AP반도체, 5G 모뎀칩, 차세대 무선 기술등을 연구할 계획입니다. M1 칩 이외에도 5G 모뎀칩과 데스크톱 고성능 프로세서도 독자적으로 설계해 사용하는 것은 시간문제입니다. 
  
  애플의 전략은 모든 실리콘밸리의 빅테크 기업들에게 전파됐고, 구글도 모바일AP,(화이트채플)을 개발중이며, 마이크로소프트 역시 최근 자체 서버와 서피스 PC용 CPU를 개발중이라고 보도했습니다. 페이스북은 오큘러스 디바이스를 위해 자체 칩을 설계중이며, 가상현실(VR) 기기 오큘러스의 성능을 높이려면 무게를 가볍게하고 처리속도를 높이며 전력 소비량을 낮춰야 하기 때문에 칩 자체 설계를 결정했다고 밝혔습니다. 

② ARM 아키텍처 기반 반도체 설계가 가능해지면서 반도체 제조의 민주화가 시작

• 빅테크 기업 모두 ARM 코어를 활용하여 칩을 직접 설계하고 있습니다. 이 기술을 활용하면 각 기업에 맞는 제품을 최적화하면서 개발할 수 있습니다. 설계된 칩은 TSMC나 삼성전자 등 반도체 파운드리 업체에서 제조하는 방식입니다. 
  
  
• ARM은 성능을 30% 높일 수 있는 아키텍처 (Armv9)를 발표, 성능을 10년 만에 크게 높였습니다. ARM 측은 새로운 설계를 통해 약 3,000억 개의 칩이 개발될 것으로 예상했습니다. ARM은 새로운 설계를 통해 신호 처리성능과 보안, 인공지능 등 성능을 30% 가량 상승시킬 수 있도록 했습니다.
  
  
• 이 아키텍처는 삼성전자의 엑시노스 AP에도 적용될 예정이며, 앞으로 스마트폰 외에 자율주행차, VR 헤드셋, 대규모 AI데이터센터, 스마트시티, 스마트 팩토리 등 개발에도 ARM 아키텍처 기반 칩이 더 광범위하게 내장될 전망입니다. 빅데이터 기업들이 이제는 반도체 칩을 자체적으로 설계해 시장을 장악하겠다는 것입니다. 
  
  

③ 반도체 공급부족 현상

• 반도체 공급부족현상이 심화되고 있습니다. 자동차, PC용 반도체에 이어 스마트폰, 가전 범용 반도체도 공급 부족이 시작됐습니다. 특히 스마트폰에 탑재되는 핵심 칩(AP, 모뎀칩, RF) 등 반도체가 부족한 상황에 처해있습니다. 반도체 수급 불안으로 제품개발이 지연되면서 실리콘밸리 빅테크 기업 입장에서는 언제든 반도체 공급난이 올 수 있기 때문에 타사에 의존하기 보다 자체 설계에 따른 자체 생산으로 수요에 맞게 제때 공급하려는 의도입니다.

 

출처 : ZDNet Korea, 서울신문

 

페이스북도 반도체 회사 된다?… 자체 칩 개발 나선 빅테크 기업들

애플·구글·테슬라는 왜 반도체 칩 직접 개발할까