무너져버린 반도체의 중국몽

글: 정효농(程曉農)

 

최근, 서방매체는 계속하여 중국최대의 반도체칩제조기업인 SMIC(中芯國際)가 미국의 제재를 받게될 것이라는 소식을 전하고 있다. 이것은 도대체 얼마나 심각한 상황인가? 이렇게 말할 수 있다. 일단 SMIC가 제재를 받으면 중국은 반도체의 중국몽이 무너져버리게 된다. 반도체 칩산업의 기술격차는 외국과 더 벌어지게 될 뿐아니라, 중국은 신냉전이 군사대항분야에서도 우주전, 전자전등 군비확장능력도 크게 낙후될 것이다. 나아가 미국에 대하여 위협을 가할 수 있는 능력도 잃게 될 것이다.

 

1. 간난했던 중국칩의 꿈

 

전자산업은 인터넷시대 민용통신의 하드웨어의 기초이다. 현대 군사공업분야도 그에 크게 의존한다. 모든 전자제품의 핵심은 반도체부품이다. 일찌기 1960년대, 선진국의 전자공업은 트랜지스터부품을 조합하여 집적회로(Integrated circuit, IC)를 만들었다. 그후 집적회로는 갈수록 작아져서 왕왕 칩(chip)이라고 불린다. 그 계산속도는 갈수록 빨라졌다. 현재사회에서 집적회로는 쓰지 않는 곳이 없다. 군사용의 전투기, 미사일, 함정, 위성에서부터 민수용의 자동차, 컴퓨터, 핸드폰과 가전제품까지 모두 칩으로 운영되고 있다. 칩산어(IC산업)은 전자공업의 고정밀첨단산업에 속한다. 그 산업체인은 후방의 칩설계가 기술난이도에서 가장 높다. 중국은 현재 저공능칩만을 설계할 수 있다; 중간은 칩제조이다. 즉 노광기를 사용하여 칩을 제조하는 것인데, 그 원리는 복잡하지 않다. 어려운 점은 노광기의 공법과 기술이 극히 복잡하다는 것이다. 중국은 단지 완성품인 제조설비를 수입할 수밖에 없다. 전방은 칩의 테스트와 패키징이다. 기술난이도는 비교적 낮다.

 

중국은 여러번 노광기의 기술과 설비를 연구개발하려고 시도해왔다. 1990년 국가계획위원회와 기전부는 민수용의 "908칩공정"을 시작한다. 강남무선전기재창(江南無線電器材廠)과 전자부제24소를 합병하여 설립한 무석미전자연합공사(無錫微電子聯合公司) 즉, 화정공사(華晶公司)를 기초로 정부에서 20억위안을 투자한다. 이 공정은 거국체제하에서 프로젝트시작에서 생산까지 7년의 시간이 걸렸으나, 실패로 돌아간다. 1997년에 생산개시했을 때는 이미 국제주류기술수준에서 4,5세대는 뒤떨어져 버렸다. 생산개시 당년의 순실이 2.4억위안이었다. 이는 거국체제의 숙명이다. 정부에서 프로젝트를 정하고, 정부가 투자하고, 기업은 정부를 위해 연구한다.기술은 국제수준을 따라가지 못한다. 그 결과 저기술에 고비용, 국산칩은 시장에서 생존할 수 없는 것이다. 중국의 상용칩은 그저 수입에 의존할 수밖에 없었다. 이를 위하여 칩수입에 포함된 특허비용을 엄청나게 지급해야 한다. 2001년 부총리 리란칭(李嵐淸)은 다시 한번 집적회로산업의 발전을 추진한다. 정부는 칩산업에 대한 재정지원과 세수우대혜택을 부여한다. 2002년, 노광기를 "863중대과기공관계획"에 집어 넣는다. 과기부와 상하이시정부가 앞장서서 여러 기업이 공동으로 상해미전자(上海微電子)를 설립하고, 100나노 단차스캔투사노광기를 연구개발한다. 그 결과 여전히 실질적인 진전을 이루지 못한다. 결국 중국은 노광기를 수입하여 칩을 제조하게 된다.

 

2014년 중국은 다시 한번 2030년까지 집적회로산업체인의 주요 단계를 국제선진수준으로 끌어올리고, 일부기업을 국제1류수준으로 끌어올려, 비약적 발전을 이루겠다는 계획을 내놓는다. 소위 비약적발전은 바로 '우회추월(彎道超車)'이다. 중국은 공백인 기초 위에서 '우회추월'을 실현하고자 한다. 그것은 주로 2가지에 의존한다. 하나는 경제글로벌화의 여건하에서 국제기술협력으로 즉 칩제조설비(노광기)를 구매하고, 외국기업의 후속기술서비스를 받아 수입설비의 운영을 유지하는 것으로 이 방면의 대표가 SMIC이다. 다른 하나는 외국에서 높은 급여를 제시하며 기술인재를 빼내오는 것이다. 그들이 '무기를 들고 투항하여 오기를' 기대하는 것이다. 이런 방법으로 외국칩산업의 첨산산업기밀을 빼내는 것이다. "출사미첩신선사(出師未捷身先死)"의 진화공사(晋華公司)는 바로 이 방면의 전형적인 대표이다. 이 두 가지 길을 합쳐서 중국 IC산업의 성장모델이 된다.

 

2. 진화회사의 스파이방식

 

노광기는 중국 칩산업의 아픔을 보여주는 대표적인 설비이다. 푸젠진화는 일찌기 중국이 계획한 3대칩제조기지중 하나였다. 푸젠진화는 자체연구개발한 설비는 기대하기 어려운 상황하에서, 기술스파이수단으로 칩국산화를 실현하려고 시도했다. 결국은 참혹한 실패로 끝난다. 필자는 2018년 11월 29일 "체제실령과 궤도실패; 미중무역전칩버전의 비밀을 파헤친다"라는 글에서 푸젠진화사건을 상세하게 소개한 바 있다. 최근 타이완법원은 관련사건에 대한 판결이 내려졌고, 푸젠진화의 생존공간은 철저히 막혀버렸다.

 

상용칩가운데 DRAM은 아주 중요하다. 그러므로 2014년 중국은 100억달러를 투입하여, 3개의 DRAM공장을 만든다. 그중 푸젠진화는 일반적 DRAM을 책임지고 생산하기로 했다. 진화는 원래 아무 것도 없었다. 먼저 타이완에서 하이테크엔지니어를 불러 회사를 경영하게 한다. 다음 단계는 범죄의 길이었다. 미국의 마이크론에서 기술인재를 스카우트한다. 이들은 마이크론의 기술을 가지고 왔다. 그후에 기술스파이로 마이크론에서 900여건의 기술기밀, 특허자료를 절취한다. 마이크론회사는 기술기밀이 절취된 것을 발견하고, 2017년 타이완에서 소송을 제기한다. 타오위안지방검찰청이 사건을 입건하고, 미국 법무부는 2018년 연방대배심원단이 푸젠진화와 그들의 합작파트너인 타이완 UMC 및 UMC의 3명 직원을 상대로 소송을 제기한다. 두 회사가 마이크론의 지적재산권과 상업기밀을 절취한 혐의가 있다는 것이었다. 그리고 가치는 약 87.5억달러에 달했다. 모든 피고는 경제간첩죄의 공모자로 적시된다. 만일 죄명이 성립되면, 피고기업은 최고 200억달러의 벌금을 내야 한다. 그후 미국은 푸젠진화에 대한 기술과 부품의 수출금지령을 내린다.

 

당시 푸젠진화는 미국에서 구매한 일부설비가 이미 도착해 있었다. 이제 설비를 조립하는 단계였다. 미국 상무부의 금지령으로 미국의 관련 반도체설비, 부품과 소프트웨어공급업체는 즉시 모든 기술지원을 중단한다. 푸젠진화의 대만파트너인 UMC는 타이완국무국의 서신을 받고, 푸젠진화와의 합작을 중단한다.

 

타이완 연합신문망의 보도에 따르면, 타이중지방법원은 금년 6월 12일 마이크론이 UMC를 기소한 상업기밀사건에 대한 판결이 나온다. 3명의 중국을 위해 스파이활동을 한 타이완 엔지니어들이 각각 수년의 형을 받는다. 동시에 모든 사람은 수만달러의 벌금도 받았다. UMC는 1억NTD의 벌금을 선고받는다. 현재 미국 법무부는 UMC 및 3명의 관련자에 대한 소송을 미국에서 여전히 진행하고 있다.

 

푸젠진화는 스파이로 길을 열었다. 이를 통해 '우회추월'하려 한 것이다. 그러다가 꿈이 중도에 무너진다. 수입설비는 운영할 발법이 없어, 회사는 반죽음이 된 상태이다. 현재 공장을 매각하고 문을 닫을 준비를 하고 있다. 하나의 간첩사건으로 하나의 새로 짓던 IC기업은 철저히 끝장났다. 이는 푸젠회사가 스파이짓으로 살아가려 하다가, 스파이짓으로 망했다는 것을 보여준다.

 

3. SMIC는 제재에 직면해 있다.

 

SMIC를 설립한 것은 타이완의 장루징(張汝京)에 의존했다. 그는 타이완대학을 졸업하고, 미국의 반도체기업인 텍사스인스트루먼트에서 20년간 일했다. 2004년 4월 상하이로 와서 SMIC의 CEO가 된다. 2009년 11월에 이직한다. 금년 8월초, 장루징은 한 회의에서 이렇게 말했다. 2000년 공장을 만들 때, 부시정부는 중국에 대하여 우호적이었다. 그리고 점점 제한이 풀렸다. 당시 SMIC는 미국에서 0.18마이크로미터와 0.13마이크로미터급의 기술, 설비와 제품을 도입했다; 클린턴의 임기내에 중국에 칩제조기술과 설비를 수출하는데 대한 제한이 줄어들었다. SMIC는 그리하여 미국에서 전후로 90나노, 65나노, 45나노 및 32나노급의 제조설비를 도입했다. 이 32나노급의 설비는 28나노까지 생산가능했다. 이 일련의 노광기는 SMIC가 현재까지도 칩을 제조하는 설비의 기본조건이다.

 

2011년 중국은 국무원4호문건을 내놓는다. <소프트웨어와 집적회로산업의 발전을 더욱 격려하는 약간의 정책>; 그리고 2014년 6월에는 국무원이 <국가집적회소산업발전추진강요>를 발표하여, 국가집적회로산업기금("대기금")을 설립한다. 그리고, 명확하게 2030년까지 집적회로산업체인의 주요단계를 국제선진수준으로 끌어올리고, 여러 기업들을 국제1류수준에 들어가게 하여 비약적발전을 실현한다고 했다. 그중 핵심은 칩제조이다. "대기금"은 이 단계에서 칩산업에 투자총액의 63%를 투입할 준비를 했다. 그중에는 당연히 SMIC가 주요대상이다.

 

현재 칩제조업에서 중국최대의 기업은 SMIC이다. 다만 최근 2년간 국내칩시장에서 겨우 1/5의 시장점유율을 가지고 있다. 국내시장의 절반은 TSMC가 점유한다. SMIC의 최대주주중 하나인 다탕전신(大唐電信)은 SMIC에서 2명의 이사를 보유하고 있다. 다탕전신은 SMIC의 고객으로서 군대를 위해 광섬유통신과 마이크로통신설비를 제공한다. 설계는 군사공업2급기밀단위인증을 받아야 한다. 이는 SMIC가 군사공업을 위해 봉사하고 있다는 것을 의미한다.

 

중국의 칩산업의발전은 군비확장의 중요한 기술적 기초이다. 칩제조기업의 급속한 발전과 업그레이드는 중국군대의 무기와 우주전, 전자전능력의 업그레이드를 의미한다. 그러므로, 미중신냉전이 개시된 후, 미국은 더 이상 중국에 칩기술과 설비를 제공하지 않을 것이다. 적을 강하게 하는 것은 나를 약하게 만드는 것이다. SMIC가 중국최대의 칩제조기업이면서 SMIC는 14나노급의 CPU와 메모리장치를 제조하려고 한다. 이 두가지 칩의 가장 중요한 고객은 군대이다.

 

로이터는 9월 4일자 보도를 통하여 팬타곤의 대변인이 미국정부는 현재 다른 기관과 협력하여 중국최대의 칩제조기업인 SMIC에 조치를 취할 것인지 여부를 검토하고 있다고 발표했다. SMIC에 조치를 취하게 되면 미국공급업체는 SMIC에 공급하기 전에 정부허가를 받아야 한다. 미국이 만일 SMIC에 조치를 취하면, 중국의 칩산업에 '참수'효과가 나오게 될 것이다.

 

4. 반도체칩의 중국몽은 끝났다.

 

집적회로칩은 하이엔드 통용칩과 전용칩의 두 가지로 나눌 수 있다. 전용칩의 분야에서 중국은 소수의 기업만이 세계수준을 따라간다. 그들은 주로 민용칩을 생산한다. 예를 들어, 셋톱박스칩, 모니터칩, 화웨이의 라우터칩등이다. 하이엔트 통용칩은 중국과 외국선진수준의 격차가 아주 크다. 이는 중국반도체산업의 큰 약점이다. 중국은 고급 통용칩방면에서 대외의존도가 아주 높다. 매년 수입액이 2천억달러에 달한다. 그중 CPU와 메모리 두 가지가 70%이상을 차지한다. 14나노칩은 군대의 군용설비성능을 업그레이드시키는데 필수조건이다. 현재 SMIC는 제조할 수 없다. 이후에도 미국의 설비와 기술에 의존하지 않으면 선진적인 칩제조능력을 가질 수 없을 것이다.

 

현재는 아직 미국이 SMIC를 제재할지, 어느 정도 제재할지 알 수가 없다. 추정에 따르면, 이런류의 제제는 아마도 3 층면에 걸칠 것이다. 첫째, SMIC에 새로운 고정밀 노광기등 칩제조설비를 공급중단하는 것. 로이터의 보도는 이미 이 점을 암시한다. 이렇게 하면 중국의 칩은 더 이상 업그레이드할 수가 없다. 둘째, 미국회사가 SMIC의 기존 노광기에 대한 계속적인 기술서비스를 중단하는 것. 이런 류의 설비는 정기적인 유지보수와 조정이 필요하다. 이 방면에서 완전히 미국회사의 기술지원에 의존해왔다. 이런 제재도 SMIC에 치명적이다. 아마도 SMIC의 현존 노광기등 칩제조설비는 대량으로 고장나거나 제대로 작동하지 않게 될 수 있다. 그럿게 되면 수율이 급격히 하락할 것이다. 셋째, 미국기업 및 미국설비와 기술을 사용하는 외국기업이 중국에 고급칩을 제공하지 못하게 하는 것이다. 이런 칩은 SMIC가 만들 수 없다. 외국회사에서도 살수 없다면, 중국은 칩산업의 발전을 통하여 군수설비를 확장할 의도는 물거품이 될 것이다. 미국이 아마도 내놓을 SMIC에 대한 제재조치는 이미 서방금융계의 경계심을 불러왔다. 이미 SMIC에 2억여달러를 대출했던 국제은행은 이 대출의 리스크가 얼마나 올라갈지에 대하여 검토하고 있다고 한다.

 

현재 중국칩제조기업의 기술수준현상은 외국수준과 2세대이상의 차이가 있다. 세계적으로 칩산업은 28-14나노공정은 이미 성숙되었고, 14-10나노기술은 이미 양산에 들어갔다. Intel, 삼성과 TSMC는 모두 10나노칩의 양산을 하고 있다. 그리고 7나노와 5나노의 생산라인을 확충하고 있다. 그중 중국 28나노칩제조는 SMIC가 수입한 기존설비로 2015년에 비로소 양산을 실현했다; 금후 미국측이 기술지원을 중단하면, SMIC가 계속하여 생산할 수 있을 지는 미지수이다. 당연히 업그레이드는 생각할 수도 없다.

 

세계적으로 칩제조업의 기술은 세대교체가 아주 빠르다. 칩의 용량은 매 18-24월마다 배로 늘어난다. 성능도 배로 늘어난다. 그래서 칩의 나노급은 반드시 계속 업그레이드되어야 한다. 칩제조의 거두인 TSMC를 예로 들면, 칩제조프로세스는 몇년에 한번씩 새대를 바꾼다. 최근 들어서는 기간이 더욱 줄어든다. 2017년 10나노양산후, 금년에 7나노양산을 실현한다. 국제시장에서 선진적인 칩대기업도 계속 기술을 업그레이드하고 있는데, SMIC를 대표로 하는 중국칩기업의 이후기술은 제자리걸음을 하게 될 것이다. 기술격차는 갈수록 커질 것이다. 이것은 중국이 미중신냉전에서 군사대항분야에서 기술낙후로 인한 장비노화가 금방 폭로될 것이다.

 

아마도, 화웨이의 현상은 SMIC의 이후 운명을 보여준다고 할 것이다. 8월 17일, 미국의 화웨이에 대한 제재를 업그레이드한 후, 9월 9일, 중국관영매체는 칩의 공급중단으로 2021년 화웨이의 스마트폰 출하량이 2019년의 2.4억대에 비하여 80%가 감소할 것이라고 말했다. 화웨이의 TV부품생산량도 3,40% 줄어들 것이다.

 

중국은 굴기를 추구하고, 대미신냉전을 일으키는 과정에서 일련의 실수를 범했다. 그 중 하이테크분야에서 가장 큰 실수는 바로 미국의 설비와 기술서비스로 미국의 군사우세와 기술우세를 압도할 수 있다고 오판한 것이다. 이는 비현실적인 환상이었음에도 중국은 당당하게 미국에 도전하게 만들었다. 현재 미국은 하이테크분야에서 반격을 했다. 이는 중국과의 군사대항에서도 당연히 취했을 조치이고, 경제대항에서도 필연적인 결과이다.