새로운 반도체 팹 용량이 어디에 구축되고 있나요?

반도체 산업의 성장을 분석할 때 고려해야 할 여러 요소가 있습니다. 새로운 전자 제품과 개선된 디지털 기능도 훨씬 더 작은 구성 요소에서 증가된 처리 능력에 의존하며, 이는 컴팩트한 패키지에서 더욱 능력 있는 제품을 만들어내는 디지털화의 정수입니다.

지난 몇 년 동안, 산업은 이 시장에 대한 혼란으로 인해 디지털화와 개발의 가장 큰 업적이 저해되었으며, 필요한 회복에도 불구하고 매출이 연간 15.2%까지 증가함에 따라 여전히 주요 변화가 일어나고 있습니다.

이제 “심각한 과잉” 상태에 있는 이 분야에서는 응용이 핵심이며, 인공 지능과 호환되는 솔루션을 제공하기 위해 노력을 전환할 수 있는 기업들은 시장의 몫을 계속해서 차지할 것입니다. 수년 동안, 아시아 태평양(APAC) 지역이 전 세계적으로 제공할 책임이 있었으며, 전 세계 시장의 60%를 차지하고 있습니다.

시장에 더 많은 구성 요소가 있기 때문에, 실제 경쟁은 가격과 기능성을 결합하며, NVIDIA와 Advanced Micro Devices (AMD)와 같은 회사들은 세계 최고의 기술 회사들을 위한 점점 더 지능적인 하드웨어를 구축하기 위해 더 강력한 칩에 의존하고 있습니다.

트렌드: AI가 반도체 혁신을 주도

AI가 디지털 장치와 클라우드 서비스의 핵심 구성 요소가 되면서, 이러한 기능을 운영하는 데는 방대한 데이터 풀에 대한 접근과 사물이 전개됨에 따라 더 많은 정보를 통합할 수 있는 능력이 필요합니다. 현실은 클라우드 운영자들이 그들의 개발을 위해 훨씬 더 많은 계산 능력을 가능하게 하는 데이터 센터 제공업체로부터 더 큰 지원을 요구한다는 것입니다.

이는 NVIDIA와 같은 회사에게 영향을 미치며, NVIDIA는 AI 기능을 지원할 수 있는 차세대 그래픽 처리 장치(GPUs)를 제조하며, 체인 상위에는 칩 생산이 있습니다—이 경우, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC)가 미국 기반 하드웨어 개발업체의 전 세계 판매를 직접 지원합니다.

반도체 산업이 회복된 상태에 들어섰으며—사실 건강한 상태에 있습니다—새로운 제조 능력이 어디에서 나타날지에 대한 초점이며, AI를 활용하는 것이 중요한 요소가 될 수 있습니다.

미국 클라우드 제공업체가 칩 수요를 공유

TrendForce의 데이터에 따르면, 인기 있는 AI 서버에 대한 점점 높아지는 수요는 북미 클라우드 제공업체들에 의해 영향을 받을 것입니다, 예를 들어 Google, Microsoft, Amazon Web Services (AWS)는 NVIDIA와 AMD의 주요 고객입니다.

NVIDIA와 AMD와 같은 GPU 제공업체와 디지털 환경을 선도하는 기술 거인들 간의 협력이 더욱 증가할 것입니다. 결과적으로, 전 세계 수요의 60%가 상위 플레이어들—Meta도 그 중 하나이며—에서 나올 것으로 예측되며 Microsoft가 가장 많은 부분을 차지할 것입니다.

그 결과는 무엇일까요? 아시아의 주요 반도체 제조업체 덕분에 미국의 기술 거인들이 AI 주도 세계에서 높은 지분을 구축하기 위해 협력하는 것을 우리는 볼 가능성이 높습니다.

GPU 및 기타 하드웨어 제조 측면에서는, 대기업들이 기대하는 AI 기능을 제공하기 위해서는, 주요 하드웨어 및 소프트웨어 기업들 간의 내부 파트너십 결과로 미국에서 이러한 구성 요소의 용량이 이루어질 것입니다.

미국과 중국 간의 글로벌 반도체 제조 경쟁

기술 산업에 도래한 현실은 아시아가 세계 기술 혁신에서 압도적인 지분을 가지고 있다는 것입니다. 이의 한 예로, 영국의 Newport Wafer Fabrication 시설이 이제 네덜란드 기반이지만 상하이 소유의 Wingtech 아래 있는 Nexperia의 다수 지분을 공유하고 있습니다.

미국 기반 회사인 Vishay는 2023년 11월에 Newport Wafer Fab를 미화 1억 7700만 달러에 구매할 것이라고 발표했는데, 이는 어느 정도 미국과 중국 사이에서 권력이 이동하는 것을 나타냅니다. 그럼에도 불구하고, 우리가 다음에 논의할 것처럼, 이 분야에서 아시아의 참여 없이는 논의할 수 없습니다.

유럽의 칩 제조 능력 회복

2023년 9월, 유럽연합의 유럽 칩스 법안이 현지 반도체 판매의 통제를 되찾고 변동하는 시장에서의 회복력을 향상시키며, 지역의 기술 리더십을 강화하기 위해 시행되었습니다. 이는 미화 450억 달러(약 410억 유로)에 달하는 엄청난 투자를 EU 반도체 시장에 허용하며, 그 중 미화 117억 달러(107억 유로)가 새로운 연구 개발(R&D) 및 제조 능력에 투입됩니다.

이 자금은 Intel과 같은 선도적인 칩 제조업체로부터 투자를 유치하는 것을 목적으로 하지만, 주로 유럽의 팹 용량 개발을 더 많이 유치하기 위한 것입니다.

유럽의 계획은 매우 야심 차지만, 그것의 광범위한 기후 약속도 도전으로 작용하면서, 산업 배출 감소에 더 많은 강조를 두게 되고, 이는 에너지 효율성이 그것의 성장하는 제조 노력에서도 중요한 요소로 작용하면서 제약을 가하게 됩니다.

현재의 반도체 팹 도전 과제

반도체 산업에 특정한 몇 가지 도전 과제는 더 작은 패키지에서 더 많은 힘을 얻고자 하는 선도적인 기술 회사들이 고려해야 합니다.

리소그래피 제약: 전통적인 광학 리소그래피는 수년에 걸쳐 화합물의 크기가 상당히 줄어들면서 업계에 잘 봉사해 왔습니다. 이제 이러한 인쇄 기술은 천장에 도달하여 마이크로 구성 요소와 관련된 더 복잡한 문제를 경험하고 있습니다. 극자외선 리소그래피(EUVL)의 개발은 이러한 제한을 극복할 수 있는 희망을 가지고 있지만, 비용이 많이 들고 결함이 있을 수도 있습니다.

축소되는 처리 노드: 디지털의 진정한 특성상, 기업들은 점점 더 작은 패키지 안에 더 많은 파워를 요구합니다. 반도체의 밀도와 성능이 증가함에 따라, 제조업체들은 전류 누설, 변동성, 그리고 생산 과정에서의 결함 증가와 같은 문제에 직면하게 됩니다.

재료 조달: 축소되는 반도체는 새로운 구성과 더 어려운 재료의 획득을 요구합니다. 점점 더 컴팩트해지는 유닛들은 실리콘 이산화물에 비해 에너지를 더 많이 저장할 수 있는 능력을 가진 새로운 금속 화합물과 재료들을 통합하는 경향이 있습니다.

비용: 용량을 증가시키는 국가들은 충분한 제조 시설을 구축하기 위해 150억 달러에서 200억 달러의 비용을 예상할 수 있습니다. 높은 볼륨에서 경쟁하기 위해, 기업들은 생산 효율성과 품질 구성요소를 보장하기 위해 더 복잡한 시스템이 필요합니다. 예를 들어, 이를 위해 필요한 EUVL 솔루션은 현재의 1억 5천만 달러 개별 비용에 비해 두 배가 될 것으로 예상됩니다.

기술 부족: 재료 및 구성요소 공급 부족의 회복과 최첨단 기술의 급성장에도 불구하고, 업계는 더 높은 출력을 처리할 수 있는 숙련된 근로자의 부족을 여전히 경험하고 있습니다.

Fab 용량 증가의 환경적 측면

시장은 에너지 부문의 지속적인 추세에도 주의를 기울여야 합니다. 에너지 조달과 탄소 감축이 모든 산업 활동에 영향을 미치면서, fab 용량을 증가시키는 것은 조직이 미래의 저배출 기술을 구축하기 위해 에너지 소비를 줄이기도 하는 상황입니다. 에너지 집약적인 과정은 업계의 영향을 공급망 상위로만 이동시킬 뿐입니다.

반도체 Fab 용량은 자본에 달려있습니다

모든 것을 고려했을 때, 현재 성장 궤도를 유지하기 위해서는 기술과 혁신에 상당한 투자가 필요합니다. 이 분야에서 신흥 국가들—유럽의 경우처럼—은 현지 시장의 더 큰 점유율을 획득하기 위해 필요한 자금을 제공하기 위해 업계 리더의 지원에 의존하고 있습니다.

모든 길이 동쪽으로 향하는 것처럼 보입니다. 여기서 이미 잘 자리잡은 리더들은 어떤 방식, 형태로든 그들의 용량 증가를 지원하기 위해 다른 지역의 주목을 계속 받고 있습니다.