일본 반도체 부흥 이제 막 시작

2021년에 시작된 일본의 반도체 산업 활성화 계획은 순조롭게 진행되고 있으며 다른 지역의 유사한 프로그램보다 훨씬 낫습니다. 세계 최대 반도체 제조업체인 대만반도제조유한공사는 지난 2월 구마모토에 첫 공장을 개설하고 올해 하반기에 양산을 시작할 예정인데, 미국 애리조나주 공장 건설은 연기됐다. 일본 반도체 제조업체인 라피두스(Rapidus)는 4월에 홋카이도에 파일럿 공장을 설립할 예정이다.

 

불과 몇 년 전만 해도 일본에서 칩의 부활은 불가능하다고 생각했습니다. 일본은 1990년대에 대만, 한국, 미국과 같은 기술 선도 기업보다 약 10년 뒤처진 세계 패권을 잃었습니다.

 

2019년 일본 경제산업성(METI)이 새로운 국가 반도체 전략을 개발하기 위한 예비 논의를 진행했을 때 분위기는 매우 낮았습니다. 많은 METI 위원회 위원들은 성공적인 회복에 대해 확신하지 못하고 있습니다. 그러나 TSMC는 구마모토에 팹을 건설하기로 결정했고, IBM은 Rapidus와의 파트너십을 요청했다.

 

20세기 80년대 말, 일본 반도체 제조업체는 전 세계 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 시장의 절반 이상을 차지했습니다. 일본의 성공에 위협을 느낀 미국은 일본의 DRAM에 반덤핑 세이프가드를 부과하고 100% 관세를 부과하여 일본이 외국 생산자에게 시장을 개방하도록 강요했습니다.

 

일본 반도체의 쇠퇴에 기여한 다른 요인으로는 1985년 플라자 협정 이후 엔화의 급속한 절상, PC 시대의 로직 칩에 대한 투자 실패, 일본 기업이 새로운 팹리스 주조 비즈니스 모델에 적응하지 못한 것 등이 있습니다.

 

일본은 반도체 산업의 "잃어버린 30년"의 실패를 받아들이고 있지만, 최근의 지정학적 상황과 급변하는 반도체 환경으로 인해 일본 내 반도체 산업에 대한 재고가 크게 바뀌었습니다.

 

일본 TSMC 구마모토 공장의 조감도.

(사진: Arisa Moriyama)

 

일본의 전기·전자 장비 및 부품 무역 흑자는 2000년대 중반부터 축소되어 2022년에는 적자로 돌아섰습니다. 디지털화가 진행됨에 따라 재정 적자는 더욱 악화될 것으로 보인다.

 

팬데믹 기간 동안의 칩 부족은 일본의 상당한 규모의 자동차 산업에 심각한 영향을 미쳤으며, 이는 공급망 탄력성의 중요성을 강조합니다.

 

또한 글로벌 산업 정책이 다시 등장했습니다. 반도체는 국가 안보 문제로 주목받고 있다. 미국과 중국의 무역 및 기술 긴장은 일본의 위협 평가를 변화시켰다. 특히 일본은 첨단 반도체의 글로벌 공급망을 구축하기 위해 미국 주도의 동맹에서 없어서는 안 될 노드로 자리매김해야 한다.

 

이러한 배경에서 일본이 반도체 산업을 활성화하기 위해 새로운 방향이 필요한 이유는 분명합니다.

 

METI의 반도체 활성화 전략은 국내 생산 능력 강화, 미국과의 차세대 기술 제휴, 판도를 바꾸는 미래 기술 개발 등 3단계로 구성되어 있습니다.

 

일본 정부는 2021-2023 회계연도에 반도체 산업을 지원하기 위해 총 3조 9천억 엔(270억 달러)을 투자했으며, 이는 GDP 대비 미국의 반도체법(CHIPS Act)을 능가합니다.

 

첫 번째 단계로 TSMC, Sony 및 Denso의 합작 투자 회사인 JASM(Japan Advanced Semiconductor Manufacturing Corporation)을 구마모토에 설립하여 로직 칩을 생산했습니다. JASM은 정부 보조금의 가장 큰 부분을 받았으며, 회사는 Toyota뿐만 아니라 동일한 파트너와 함께 올해 말까지 구마모토에 두 번째 공장을 건설할 예정입니다.

 

METI의 두 번째 전략 중 핵심은 도요타, 소니, 덴소, 키옥시아, NEC, NTT, 소프트뱅크, 미쓰비시 UFJ 등 8개 주요 일본 기업으로 구성된 컨소시엄으로 구성된 정부 지원 스타트업인 래피더스(Rapidus)다.

 

라피두스는 2027년까지 2나노 칩을 양산하기 위해 유럽 최고의 마이크로일렉트로닉스 R&D 센터인 IBM 및 IMEC와 파트너십을 맺고 있다. 진전은 낙관적인 것 같습니다. 약 100명의 Rapidus 엔지니어가 뉴욕에 기반을 두고 IBM 엔지니어와 함께 기술 개발을 진행하고 있습니다. 한편, 네덜란드 ASML의 첨단 반도체 제조용 극자외선 리소그래피 장비는 올해 말 납품될 예정이다.

 

중요하지만 잘 알려지지 않은 발전은 2022년 LSTC(Center for Advanced Semiconductor Technology)의 설립이었습니다. LSTC는 R&D를, Rapidus는 생산을 담당합니다. LSTC는 칩 설계, 물리적 트랜지스터 설계, 빠른 턴어라운드 생산 공정, 재료 기술 및 첨단 패키징을 포함한 일본의 첨단 반도체 개발에 매우 중요합니다.

 

METI의 세 번째 전략에서 일본은 포토닉스와 전자공학의 융합을 기반으로 판도를 바꾸는 기술을 생산하는 것을 목표로 합니다. 이는 초고속 데이터 전송, 짧은 대기 시간 및 에너지 효율성이 필요한 데이터 센터와 6G 기술에 도움이 될 수 있습니다.

 

일본의 반도체 부흥이 밝은 미래를 가지고 있다는 모든 징후에도 불구하고, 일본의 반도체 부흥은 여전히 심각한 장애물에 직면해 있다. 이 나라에 훈련된 엔지니어가 부족하다는 것은 큰 문제입니다. 많은 경험 많은 엔지니어가 해외에서 일하기 위해 떠났고 50 세가 넘었습니다. 일본의 저출산 및 졸업생 수 감소는 국내 인재 풀이 업계 수요를 충족하기에 충분하지 않다는 것을 시사합니다. 이와 관련하여 일본의 많은 중소기업 공급업체는 자영업자이며 사업 승계 문제를 처리해야 합니다.

 

Rapidus-LSTC에 대한 일본 정부의 베팅은 위험한 투자입니다. Rapidus는 칩 제조 경험이 없으며 IBM의 2nm 기술에 의존합니다. 현재 일본의 가장 앞선 칩 기술은 40nm 노드에 있습니다. 일부 분석가들은 2년 이내에 2nm로 발전하려는 시도를 "비교할 수 없는 기술적 위업"이라고 불렀습니다.

 

라피두스는 1조 엔에 가까운 정부 보조금을 받았지만, 얼라이언스 회원사들이 투자한 금액은 총 73억 엔에 불과했다. 자금 조달은 대량 생산을 시작하는 데 필요한 예상 5조 엔을 충족하기에 충분하지 않았습니다. 또한 반도체 기업들은 경기 회복에 대비하기 위해 경기 침체에 투자해야 하지만, Rapidus의 연합 기업 구조로 인해 의사 결정이 지연될 수 있습니다.

 

또 다른 우려 사항은 R&D와 상용화를 연결하는 LSTC의 효율성입니다. 위원회 위원의 대다수가 학계 출신이기 때문에 실험실 연구를 공장 제조와 연결하는 것은 어려운 일이 될 것입니다.

 

그럼에도 불구하고 일본이 자국 반도체 산업을 지원하겠다는 새로운 약속은 대담하고 전략적이다. 이전의 시도와 달리 최근의 반도체 산업 정책은 강력한 국제 기술 동맹을 활용하고 외국 기업에 상당한 보조금을 제공합니다. 아이러니하게도 미중 갈등은 일본이 반도체 분야에서 과거의 영광을 되찾을 수 있는 기회를 제공하고 있으며, 일각에서는 이것이 '마지막 기회'라고 말한다.