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제 연재물 제목이 [강해령의 테크앤더시티]인 만큼 오늘은 어느 도시를 콕 집어서 이야기해볼까 합니다.
미국 텍사스 주 테일러 시. 감 오시죠. 네, 일론 머스크의 테슬라 칩을 생산하는 삼성전자의 새로운 반도체 파운드리 라인이 있는 곳입니다.
말로만 듣던 테일러 칩 공장의 현황은 어떨까? 또 앞으로 어떤 공정이 어느 정도의 캐파(생산능력)로 설치될까.?
삼성전자 오스틴·테일러 기관별전망 파운드리와 테슬라 기가팩토리 사이 거리. 기가팩토리에서는 전기차 생산도 이뤄지지만 자율주행칩(FSD) 연구개발도 이뤄지고 있습니다. /사진=위키피디아, 구글지도, 삼성전자, 테슬라
지금부터 테일러 '가이드'가 됐다고 상상하며 독자님들께 취재한 내용을 말씀드리겠습니다.?
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팹 2동, 2나노 월 4만 장 규모를 갖출 테일러?
삼성 테일러 파운드리 공장 전경. /사진=구글 지도, 삼성전자
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우선 지도로 테일러 공장 부지부터 보시겠습니다. 이미 공장 외관이 갖춰진 곳이 있고요. 그 뒤로 빤빤하게 잘 다져진 지형이 있죠.
이곳은 '팹1'과 '팹2'입니다. 인프라가 어느정도 구축된 곳이 팹1입니다.?
팹1은 기존 계획대로라면 4나노 라인이 갖춰질 곳이었습니다. 당초 2024년 말 조회서비스 첫 가동이 목표였던 테일러 공장은 현재까지 4나노 라인에 맞춘 클린룸을 확보해 놓은 상태입니다. 미국 AI 반도체 회사 그로크의 칩을 이곳에서 생산한다는 계획이 있었죠.
이제 테슬라 칩 수주로 테일러에서 2나노 라인을 구축해야 하니, 이곳의 인프라를 싹 바꾸는 작업이 필요하다고 합니다.
당초 이 클린룸에는 12인치 웨이 주택 퍼 기준 월 약 3만장 가량의 4나노 라인이 구축될 계획이었다고 합니다.
그러나 2나노 라인으로 바꾸면 생산능력은 줄어들 수밖에 없습니다. 게이트올어라운드(GAA)처럼 난도 어려운 구조를 도입하려면 더 많은 반도체 장비가 필요하기 때문이죠.
그래서 4나노 라인 대비 생산능력이 거의 절반 가까이 줄어듭니다. 월 1만 4000장~1만 8000장 규모가 될 것이라는 이야기가 나옵니다.
팹1은 지금 운영되고 있는 최신 삼성 파운드리 공장과 비교하면 작은 규모가 아닙니다. 2023년 쯤 평택 3공장에 있는 파운드리에 연간 월 2만 8000장의 4나노 라인 설비투자가 진행된다고 했을 때 당시 반도체 장비 업계는 '어마무시한 투자'라는 평가가 나왔고요.
화성 S3와 비교해도 비슷한 규모입니다. 이곳은 최첨단 파운드리 공정의 '마더(mother·의역하면 모태) 팹' 역할을 하면서 현재 엑시노스 3나노 칩 양산·2나노 양산 준비를 하고 있는 곳이죠. 화성 S3도 3→2나노 라인으로 전환일 때 총 생산능력이 1만 5000장~2만 장 사이가 된다고 합니다.
이제 팹2를 보시겠습니다. 아직 아주 기초적인 외관 공사만 진행된 상황이라고 하는데요. 이곳은 팹1보다 부지가 넓습니다. 그래서 생산능력도 더 큽니다.
지금까지는 이곳에도 2나노 파운드리가 들어갈 계획이라고 합니다. 예상 캐파는 월 20~25K 수준입니다. 따라서 팹1과 팹2의 2나노 총 생산능력은 월 약 4만 장 수준이 될 것 같습니다.
우선 팹1에서 테슬라의 차량용 칩 'AI6'이 생산될 것으로 보입니다. 슈퍼컴퓨터용 칩인 도조(Dojo) 생산도 타진했다는 이야기도 있었는데요. 최근 이 반도체를 개발하는 테슬라 내 조직이 해체했다는 소식을 비춰보면 차량용 반도체 생산에 집중할 듯 합니다.? 최소 2년 안팎으로 첫 생산이 이뤄질 것이라는 추측이 나옵니다.
그래서 내년 2분기께부터 팹1 클린룸 내부를 채우는 장비 투자가 시작될 거라고 합니다. 연초만 해도 암울했던 테일러 공장 전망과 연간 파운드리 설비 투자에 큰 파급력이 있을 것 같습니다.?
?
테슬라 물량 월 1만 2000장, 그럼 나머지 공간은?
전문가들은 양사의 22조원 대 계약 금액으로 테슬라가 삼성에 요청한 물량을 따져봤을 때, 월 1만 2000장가량의 2나노 물량이 될 것으로 분석합니다.?
일론 머스크 테슬라 CEO. /사진=연합뉴스
여기서 잠깐. 테슬라 수주량 얘기가 나왔으니 잠깐 일론 머스크가 삼성 파운드리 활용을 결정할 때의 마음 속을 상상해보겠습니다.
일단 TSMC를 생각해보면요. 2024년부터 가동한 미국 애리조나 공장 4나노 라인. 테슬라 외 다른 물량으로도 꽉꽉 들어차 있다고 합니다. 이 지점에서 머스크가 생각을 해보니 뭔가…좀 그랬을 것 같습니다.??
TSMC는 주요 VIP 고객을 테슬라가 아닌 서버왕 엔비디아, 모바일왕 애플로 생각할 것만 같은 불편한 느낌.?
TSMC 매출 구조에서 엔비디아, 애플의 비중이 워낙 커서 차량용 칩 생산 비율은 한자릿수 대입니다. /자료출처=TSMC
나를 굉장히 까다롭지만 불확실성이 큰데 수익은 별로 없는 고객으로 생각할 것만 같은 찝찝함. 게다가 대만은 지정학적으로 변수가 많고, 애리조나엔 2나노 라인도 없다는 걸 보고받아보니 더 크게 밀려오는 불안감.
이런 마음이 이번 삼성전자 선택에 반영됐을 가능성이 큽니다. 삼성은 2나노 수주에 대한 열망이 누구보다 강하고, 미국에 공장이 있는데다 자국 파운드리인 인텔보다는 공정 발전이 빠르다는 판단까지 있었을 거라는 거죠.?
과거 오스틴에서 테슬라 칩을 생산한 적이 있는 삼성의 경험도 크게 영향을 미쳤을 겁니다.
월 1만 2000장가량의 2나노 수주는 정말 의미있지만 이후 상황에 대한 우려도 짚고 가야 하는데요. 테슬라의 물량만으로는 테일러 공장에서 많은 수익을 뽑지 못할 수 있다는 걱정입니다.
지금 팹2까지 합치면 약 4만장의 거대한 2나노 라인이 만들어지는데, 그곳의 25%만을 가동하기 위해 공장을 만들수는 없습니다.
따라서 2나노 추가 수주가 반드시 필요하다는 분석이 많습니다. 또 수율이 더 개선돼야 하는 과제도 있습니다.?
현재 삼성의 2나노 수율은 20~30%대에 있는 것으로 파악이 됐는데요. 연말 삼성의 애플리케이션 프로세서(AP)인 엑시노스 2600 양산을 시작으로 공정의 완성도를 더 높여야 더 많은 이윤을 남길 수 있을 것입니다. ??
머스크는 삼성 파운드리와 협력을 이야기하면서 "나는 (칩 개발의) 진행 속도를 높이기 위해 직접 현장을 찾을 것이며, (삼성 테일러) 공장은 내 집에서 멀지 않다."고 말했죠.
사실 한 개의 반도체 칩을 만들기 위해서는 4~5개월이 소요되고, 공장의 자동화가 상당히 고도화한 만큼 머스크가 현장에서 확인할 수 있는 건 많지 않겠지만 말이죠.
수율이나 생산라인 구축 면에서 아직까지는 발전이 더 필요한 이 프로젝트를 성공시키기 위해 까다롭고 빡빡하게 들여다보겠다는 그의 의지가 느껴집니다.?
테일러에는 팹 10개를 지을 수 있는 넓은 땅이 있죠. 과연 테슬라 라인 운영으로 쾌조의 스타트를 끊을 수 있을지, 추가 수주에 성공할 수 있을지가 '테일러 관전 포인트'입니다. 오늘은 여기까지입니다. 감사합니다.
(*쿠키 기사*)
삼성전자 오스틴 공장 전경. /사진=구글
테일러에서 차로 20분 정도 떨어진 오스틴 공장 이야기도 있습니다.
오스틴 공장은 월 10만장 이상 생산 규모의 레거시 파운드리 공장입니다. 14나노 공정이 70% 이상, 28나노 이상 공정이 나머지를 차지한다고 하는데요.
최근 이곳도 풀가동은 아닌 상황이라 혁신이 필요한데, 그 첫 디딤돌이 애플 이미지센서 수주인 것 같습니다. 애플 이미지 센서는 17나노 공정을 쓴다고 합니다.?
14나노와 28나노를 섞은 것인데, 모바일왕 애플용으로 만드는 것이니 성공하면 아주 좋은 레거시 파운드리 경험을 쌓게 되는 것이죠.?
우리가 4년 동안 잠시 기억에서 희미해졌던 이곳도 증설 가능성이 낮긴 해도 아예 없지는 않습니다. 오스틴 공장 주변에 2021년께 용도 변경을 해놓은 땅 때문인데요. 2018년부터 2020년까지 매입한 공장 인근의 258에이커(약 104만 4089㎡) 중 205에이커(약 82만 9606㎡)에 해당하는 부분입니다.
강해령 기자 hr.kang@hankyung.com
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