3대 파운드리 거대 기업이 2nm 전쟁을 시작했습니다.

세계 최고의 반도체 회사들은 차세대 스마트폰, 데이터 센터 및 인공지능(AI)을 구동하기 위한 2nm 칩 생산을 위해 경쟁하고 있습니다.분석가들은 여전히 ​​TSMC가 이 분야에서 글로벌 지배력을 유지하고 있다고 보고 있지만, 삼성전자와 인텔은 업계의 다음 도약을 격차를 좁힐 수 있는 기회로 보고 있습니다.

수십 년 동안 칩 제조업체들은 보다 컴팩트한 제품을 만들기 위해 노력해 왔습니다. 칩의 트랜지스터가 작을수록 전력 소비는 낮아지고 속도는 빨라집니다. 오늘날 2nm와 3nm는 반도체의 실제 물리적 크기보다는 각각의 새로운 세대의 칩을 설명하는 데 널리 사용됩니다. 지난해 전 세계 칩 매출이 5000억 달러가 훨씬 넘는 산업인 차세대 첨단 반도체 분야에서 기술을 선도하는 기업이 주도권을 쥐게 될 것입니다. 이 수치는 생성 AI 서비스를 지원하는 데이터센터 칩에 대한 수요 급증으로 인해 더욱 늘어날 것으로 예상됩니다.

TSMC는 N2 프로토타입 프로세스를 시연했습니다.

이 문제에 정통한 두 소식통에 따르면, 글로벌 칩 시장을 장악하고 있는 TSMC는 'N2'(2nm) 프로토타입의 프로세스 테스트 결과를 애플, 엔비디아 등 일부 최대 고객에게 보여줬다고 합니다. TSMC는 N2 칩이 2025년에 대량 생산을 시작할 것이며 일반적으로 Apple을 주요 고객으로 하는 모바일 버전을 먼저 출시할 것이라고 밝혔습니다. 더 높은 전력 부하를 위해 설계된 고성능 컴퓨팅(HPC) 칩은 물론 PC 버전도 나중에 출시될 예정입니다. Apple의 최신 주력 스마트폰인 iPhone 15 Pro 및 Pro Max는 9월에 출시되었으며 TSMC의 새로운 3nm 칩 기술을 탑재한 최초의 대중 시장 소비자 기기입니다. 칩이 작아짐에 따라 한 세대 또는 "노드" 공정 기술에서 다음 세대로 전환하는 과제가 커지고 있으며, 이로 인해 왕관이 미끄러질 수 있는 TSMC의 실수가 발생할 가능성이 높아집니다. TSMC는 N2 기술 개발이 잘 진행되고 있으며 2025년 대량 생산에 도달할 예정이며 일단 출시되면 밀도와 에너지 효율성 측면에서 업계에서 가장 앞선 반도체 기술이 될 것이라고 밝혔습니다. 그러나 Isaiah Research의 부사장인 Lucy Chen은 다음 노드로 이동하는 데 드는 비용이 상승하는 반면 성능 개선은 정체되고 있다고 지적했습니다. [차세대로의 전환]은 더 이상 고객에게 매력적이지 않습니다."

삼성은 2nm가 게임 체인저가 되기를 원합니다

삼성과 가까운 두 사람은 삼성이 엔비디아를 포함한 유명 고객의 관심을 끌기 위해 최신 2nm 프로토타입의 저렴한 버전을 제공하고 있다고 말했습니다. 미국 헤지펀드 Dalton Investments의 분석가인 James Lim은 "삼성은 2nm를 게임 체인저로 보고 있습니다"라고 말했습니다. 하지만 TSMC보다 마이그레이션을 더 잘 수행할 수 있을지는 의문이 남는다.” 전문가들은 2nm 양산까지는 아직 2년 정도 남았고 초기 문제는 칩 생산 과정에서 자연스러운 부분이라고 강조했다.

리서치 회사인 TrendForce에 따르면 삼성은 전 세계 첨단 파운드리 시장에서 TSMC의 66% 점유율에 비해 25%의 점유율을 차지하고 있으며 삼성 내부자들은 격차를 좁힐 수 있는 기회를 보고 있습니다. 삼성은 지난해 3나노미터(SF3) 칩 양산을 시작한 최초의 기업이자, 서라운드 게이트(GAA)라는 새로운 트랜지스터 아키텍처로 전환한 최초의 기업이다.

이 문제에 정통한 두 사람에 따르면 퀄컴은 차기 하이엔드 스마트폰 애플리케이션 프로세서(AP)에 삼성의 'SF2' 칩을 사용할 계획이다. 주력 모바일 칩 대부분을 삼성의 4nm 공정에서 TSMC의 동등한 공정으로 옮긴 후 Qualcomm의 새로운 선택은 삼성의 운명에 변화를 가져올 것입니다.

삼성전자는 “2025년까지 SF2 양산을 달성할 수 있는 좋은 위치에 있다”며 “우리가 가장 먼저 GAA 아키텍처로 도약하고 전환한 만큼 SF3에서 SF2로의 전환이 비교적 원활할 것으로 기대한다”고 말했다.

분석가들은 삼성이 최초로 3nm 칩을 시장에 출시했지만 수율 문제, 즉 고객에게 배송할 준비가 된 것으로 간주되는 생산 칩의 비율 문제로 어려움을 겪고 있다고 경고합니다.

삼성은 3nm 수율이 향상되었다고 주장합니다. 그러나 삼성과 가까운 두 사람에 따르면 삼성의 가장 간단한 3nm 칩의 수율은 60%에 불과해 고객 기대치보다 훨씬 낮으며 Apple의 A17 Pro나 Nvidia의 그래픽 처리 장치(Gpus)와 같은 더 복잡한 칩을 만들 때 수율이 더 떨어질 수 있습니다.

리서치 회사인 SemiAnalytic의 수석 분석가인 Dylan Patel은 "삼성은 이러한 큰 도약을 시도하고 있습니다."라고 말했습니다. 그들은 원하는 모든 것을 주장할 수 있지만 여전히 그 이름에 걸 맞는 3nm 칩을 출시하지 않았습니다." 서울 상명대학교 시스템반도체공학과 이종환 교수는 삼성의 스마트폰 및 칩 설계 부서가 다음과 같이 덧붙였습니다. 계약 제조 부문에서 생산되는 로직 칩의 잠재 고객과 치열한 경쟁을 벌이고 있으며 "삼성의 구조로 인해 많은 잠재 고객이 기술이나 설계 유출 가능성에 대해 걱정하게 됐다"고 말했습니다.

인텔, 계약 제조 경쟁으로 복귀

인텔은 또한 2024년 말까지 차세대 칩을 생산할 것이라고 대담하게 주장하고 있습니다. 제품 성능에 대한 의구심은 여전히 ​​남아 있지만, 이를 통해 아시아 경쟁업체보다 앞서 나갈 수 있습니다.

동시에 인텔은 기술 컨퍼런스에서 차세대 인텔 18A(1.8nm와 동일) 프로세스 노드를 홍보하고 칩 설계 회사에 무료 테스트 생산을 제공하고 있습니다. 인텔은 2024년 말에 인텔 18A 생산을 시작할 것이라고 밝혔으며, 이를 통해 차세대 공정으로 전환하는 최초의 칩 제조업체가 될 수 있습니다.

하지만 웨이처지아 TSMC 회장은 걱정하지 않는 것 같다. 그는 지난 10월 회사의 내부 평가에 따르면 최신 3nm(이미 시장에 나와 있음)가 전력, 성능 및 밀도 측면에서 Intel 18A와 비슷하다고 말했습니다.

삼성과 인텔 모두 비즈니스상의 이유든 잠재적인 지정학적 위협에 대한 우려로든 TSMC에 대한 의존도를 줄이는 잠재 고객으로부터 이익을 얻기를 희망합니다. 지난 7월 AMD CEO Zi-Fung Su는 회사가 더 큰 "유연성"을 추구하기 때문에 TSMC가 제공하는 기능 외에 "다른 제조 기능도 고려할 것"이라고 말했습니다.

컨설팅 회사 RHCC의 CEO인 Leslie Wu는 2nm 수준의 기술을 요구하는 주요 고객이 칩 생산을 여러 파운드리로 분산시키려고 하고 있으며 "TSMC에만 의존하는 것은 너무 위험합니다"라고 말했습니다. 그러나 Bernstein의 아시아 반도체 분석가인 Mark Li는 "효율성 및 일정과 비교하여 (지정학적) 요인이 얼마나 중요한지는 논쟁의 여지가 있다"고 의문을 제기했습니다. TSMC는 여전히 비용, 효율성, 신뢰 측면에서 우위를 점하고 있습니다."

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