일본의 반도체 생태계 전략은 가속도 단계에 접어든 것으로 보인다.
2월 24일, TSMC는 일본의 첫 웨이퍼 제조 공장인 구마모토현에 위치한 JASM (Japan Advanced Semiconductor Manufacturing 주식회사) 이 정식으로 개막했다고 발표했다.같은 달 27일 일본 반도체 웨이퍼 제조공장 라피더스는 RISC-V 칩 설계 유니콘 텐서런트와 협력해 2nm 공정 AI 에지에서 칩을 훈련하는 제조 작업을 공동으로 추진한다고 밝혔다.앞으로 2023년 말, 웨이퍼 파운드리 거물인 리적전도 이미 일본에 공장 JSMC를 건설할 계획이다.
일본의 주요 반도체 업체들은 IDM (세로 수직 통합) 모델을 채택해 운영해 왔다. 즉 칩 제조부터 칩 설계까지 전 과정을 한 그룹형 대기업이 수행하고 있다.그러나 글로벌 산업 추세는 TSMC 창업자 장충모가 독립적인 웨이퍼 파운드리 업무를 출시한 후 산업 분업이 주류가 되었고, IDM 모델은 소수의 회사만이 지금까지 견지하고 있다.
새로운 변화는 최근 몇 년 동안 전 세계 지연환경 변화에서 비롯된 것으로, 앞서 코로나 사태는 일부 순간에도 칩 제품의 적시 공급에 영향을 미친 바 있다.
이것은 반도체의"재지화"건설을 추세로 만들었다.비로소 일본, 미국, 독일 등 주요 경제체들이 적극적으로 헤드 반도체 기구를 도입하고 있으며, 나아가 현지 전체 반도체 산업 사슬의 합력 발전을 이끌기를 희망하고 있다.
따라서 현재 일본의 반도체 발전에 대한 전폭적인 지지는 글로벌 추세 변화의 축소판이며, 그 진도에도 관심이 쏠리고 있다.
웨이퍼 거물 착지
TSMC가 미국 제조공장을 착공하면 인력 지원이 부족하고 정책 보조금이 제대로 지급되지 않는 등 일련의 문제에 직면하는 것과 달리 일본과 합작한 웨이퍼 파운드리 공장이 빠르게 정착되고 있다.
JASM 홈페이지에 따르면 TSMC는 일본 반도체 업계와 일찌감치 협력 관계를 맺어 2019년 TSMC 일본디자인센터, 2021년 일본 3D IC 연구개발센터를 설립했다.2021년 설립된 JASM은 2022년 4월 공장을 착공해 2024년 2월 개막해 완공했으며 2024년 말부터 가동을 시작할 계획이다.이것은 TSMC의 일본 첫 공장이다.
이것은 공식적으로 "중요한 이정표"(a significant milestone) 로 정의됩니다.JASM 1공장을 기반으로 최근 소니반도체, 덴소(덴소), 도요타 등이 추가 투자를 발표해 2공장 건설에 참여해 2024년 말 공사를 시작해 2027년 말 운영을 시작할 계획이다.
이에 따라 현재 JASM의 주주 중 TSMC는 약 86.5%, 소니반도체는 약 6.0%, 전장은 약 5.5%, 도요타는 약 2.0% 를 보유하고 있다.이 두 공장을 종합하면 JASM 구마모토 공장은 매월 10만 장 이상의 12인치 웨이퍼의 생산 능력을 제공할 것으로 예상되며, 주요 공정은 40, 22/28, 12/16, 6/7나노 공정으로 배치되어 자동차, 산업, 소비자, HPC (고성능 컴퓨팅) 등 관련 응용에 사용된다.JASM은 일본 정부의 지원을 받아 총 200억 달러 이상을 투자할 예정이다.
JASM이 있는 구마모토현은 일본 규슈의 중심에 위치해 한때 일본의'실리콘밸리'로 불렸다.규슈에는 현재 일본의 반도체 기업의 1/3 이상과 많은 자동차 부품 제조업체가 모여 있는 것으로 알려졌다.이로부터 알수 있는바 산업일체화나 인재의 각도에서 볼 때 지역내에는 모두 일정한 버팀목이 있다.
조사연구기관 집방컨설팅은 JASM이 소니의 현지 기존 CIS (이미지센서) 공장에 인접해 있기 때문에 JASM 투자자 중 한 명이며 앞으로 반도체 제조나 봉측 기술에 관계없이 양측의 협력이 더욱 긴밀해질 것으로 보고 있다.
TSMC의 동태뿐만 아니라 또 다른 웨이퍼 파운드리 거두인 리적전도 최근 일본에 새로운 배치를 가지고 있는데, 이때 일본 측의 태도는 그 배후의 산업화 동기를 더욱 잘 나타낼 수 있다.
2023년 7월 리적전은 일본 SBI홀딩스주식회사 (SBI) 와 일본 내 12인치 웨이퍼 파운드리 공장 설립에 협력하기로 합의했다.그해 10월, 력적전은 JSMC (력적전 일본공장 통칭) 의 첫 정원공장을 확인하고 일본 미야기현 제2북선대중앙공업단지를 예정공장지로 선정하게 된다.
황충인 리적전 회장은 22/28나노미터 이상 공정과 웨이퍼 온 웨이퍼 (Wafer on Wafer) 기술로 미래 AI 에지 연산에서 발생하는 다중 응용을 만족시키는 동시에 토종 차량용 칩 부족을 보강할 것이라고 소개했다.
이 두 웨이퍼 파운드리 공장의 현지 건설 착지는 일본 관영기관이 공장 입지, 인프라 건설 가속화, 보조금 방면에서 모두 전폭적인 지원을 하고 있다.
현재 왜 TSMC를 위시한 웨이퍼 파운드리 거두들이 각 경제체에 뿌리를 내리는 것이 중요한가?이 방면은 전 세계 반도체 산업이"세계화"에서"재지화"로 나아가고 있는 추세의 구동이며, 본토의 웨이퍼 생산 능력이 날로 중요해지고 있다;다른 한편으로 TSMC는 핵심 공급업체로서 그 상하류 (특히 일본 본토 밖) 의 재료, 설비 등 제조업체가 모이도록 이끌 수 있으며, 나아가 현지 경제와 산업 발전을 이끌 수 있을 뿐만 아니라 더 많은 인재를 끌어들여 지탱할 수 있다.
선진 공예에 힘을 쏟다.
TSMC, TSMC의 현재 일본 공장은 주로 성숙한 공예를 지향하고 있을 수 있으며, TSMC의 일부 부분은 선진적인 공예 제조 공정으로 확장되어 착지하기 시작했다.일본은 도입 방식뿐 아니라 본토 웨이퍼 제조 능력에도 큰 기대를 걸고 있다.
Rapidus도 그 중 하나입니다.역시 많은 일본 토종 메이커 (카이협, 소니, 소프트뱅크, 전장, 도요타, NEC 등이 73억엔을 투자해 설립에 참여한 이 파운드리 공장은 설립 초기부터 중장기 (2020년대 이후) 사업 발전 구상은 미국과 유럽 등과의 협력을 통해 차세대 반도체 제조 기술을 발전시키고 일본 본토에서 2nm 공정 이하의 선진 파운드리 제조를 실현하는 것이라고 언급했다.
그 초기에는 논란이'싹을 틔우고 조장'될 수 있었지만, 지금은 이 목표에 접근하고 있는 것 같다.2021년 IBM은 2나노 노드 칩을 개발했다고 발표했습니다.2022년 12월, IBM은 Rapidus와 공동개발 파트너십을 맺었다고 발표했으며, 양측은 2025년경 시범적으로 2027년부터 양산을 시작할 예정이다.이후 라피더스는 Imec 핵심 파트너 프로그램에 합류해 EUV 포토레지스트 기술을 확보할 계획이다.
2023년 11월, Rapidus는 캐나다 반도체 유니콘 Tenstorrent와 협력하여 주로 2나노 공정의 AI 에지 컴퓨팅 칩 IP를 기반으로 한다고 발표했다.올해 2월 양측은 칩 개발 제조에 대한 협력을 공식 확인했다.Tenstorrent는 RISC-V 아키텍처의 글로벌 선두 회사로, CEO Jim Keller는 애플 A4, A5 두 프로세서 칩 개발에 참여했으며, AMD가 인텔을 따라잡는 길에서도 핵심 인물이다.
산업 발전에 대해 고이케 준이치 라피더스 사장은 지난해 중반 한 강연에서 공개적으로 반성의 뜻을 밝힌 바 있다.그는 1980년대 일본 반도체가 전 세계 50% 가 넘는 점유율을 차지했다가 점차 부진에 빠진 이유는'자랑심'에 있을 수 있다고 말했다.Rapidus는 새로운 비즈니스 모델을 채택하여 효율성을 높이기 위해 앞뒤 공정을 뚫을 것입니다.
"현재 일본의 목표는 역내 경쟁에서 이전의 우위를 되찾는 것이다. 원재료 대국에서 반도체 제조 대국 중 하나로 바뀌기를 희망한다."궈조영 집방컨설팅 선임연구부사장은 선진공정 공정의 경우 일본이 2022년 기본 0에서 2027년 전 세계 비중의 3% 를 차지할 것으로 예상된다고 분석했다.
이 기관의 분석에 따르면, 라피더스는 일본 홋카이도 지역에 위치하며, 그 공장은 상류 설비 및 원자재 공급업체를 홋카이도에 유치하여 공장을 설립하고, 인근 지역의 반도체 집결을 이끌 기회가 있을 것이다.
이와 동시에 일본 각 지방 정부는 TSMC가 아직 결정되지 않은 세 번째 공장을 쟁취하고 있다. 제조 과정 방면에서 세 번째 공장은 현재 6/7나노 공업을 위주로 계획되어 있다. 그러나 만약 공장 건설 시간을 선포할 때 TSMC의 최첨단 공정은 이미 2나노 심지어 1.4나노로 밀렸으며, 5나노 또는 3나노를 일본에서의 세 번째 공장의 주력으로 사용하는 것을 배제할 수 없다.
라피더스와 일본 관변기구도 공개석상에서 자동차의 지능화와 전기화 발전의 물결속에서 2나노메터 이하의 선진반도체능력이 더욱 중요해질것이라고 말한적이 있다.
글로벌 추세로 볼 때, 현재 각 경제체가 주로 확장하는 것은 여전히 성숙공예 제조 과정이지만, 현재 주류 웨이퍼 파운드리 공장은 여전히 생산능력 이용률이 낮은 태세에 직면해 있으며, 이는 성숙공예가 경제 압력받는 환경에서 더 큰 도전에 직면할 것이라는 것을 의미한다.선진공예의 쟁탈은 현재 TSMC를 주도로 점차 삼성과 인텔의 적극적인 쟁탈로 확대되고 있으며, 일본은 새로운 노선으로서 앞길을 아직 결론짓기 어려우며, 이 배후에는 기술노선, 경영모델 등 방면의 차별화에 대한 탐구가 있다.
그러나 산업의'재지화'가 일종의 글로벌 경향으로 발전하면 웨이퍼 파운드리 업계도 새로운 변수에 직면할 것임을 확인할 수 있다.