매번 재밌는 책을 읽을 때마다 느끼는 거지만, 충분한 시간을 두고 읽을 수 없어 참 아쉽다. 어디 휴양지 리조트에서 커피와 케이크를 먹으며 읽다가, 졸다가. 여유를 느끼고 싶다는 생각이다.
지루한 부분은 스킵하기도 하고, 조금은 속독을 하며 빠르게 읽어냈다. 그래도 600페이지에 달하는 두께라 시간이 꽤 걸렸다. 덕분에 반도체라는 것에 관해 조금은 더 이해하게 됐다. 그간 내가 해왔던 질문이 좀 부끄러워졌던 시간이었다.
소프트웨어 vs 반도체
사실 반도체에 관심이 있었다. 2021년쯤? 한창 코로나를 극복하며 주가가 호황일때 스튜 투자소모임에서 반도체 이야기를 나눴다. 마침 SK 하이닉스를 다니던 친구도 있었고, 반도체 산업에 투자를 했던 친구들도 많아 꽤나 의미 있는 대화가 오갔다.
이때 내 질문은 이거였다. “왜 반도체는 수율이 절반도 안 되는가?” 수율이라는 건 투입 수에 따른 양품의 비율로 얼마나 정상적인 제품을 만드느냐다. 소프트웨어 산업만 경험한 나로서는 절반이 오류라는 게 납득이 되지 않아 수차례 물어봤고, 결국 이해까지는 못했다. 그때 분석됐던 기업이 ASML로 기억한다.
이 모든 도전을 넘어 충분한 에너지와 신뢰성을 갖춘 레이저를 만들기까지 10년 걸렸다. 각 레이저 장비에 들어가는 부품은 정확히 45만6329개였다.
본문에서 ASML의 이야기가 나오는데, 이 부분이 내게 가장 흥미로운 부분이었다. 각 부품이 모두 전문 영역이고, 물리학, 화학 등 과학의 최전선에 있는 연구를 기반으로 한다. 이렇게 만들어진 기기를 활용해 나노 단위 작업을 진행하는데, 왜 절반이 오류냐며 의아했던 내 모습이 굉장히 어처구니 없게 느껴진다.
2013년부터 ASML의 극자외선 장비 사업을 이끌고 있는 네덜란드인 프리츠 반 하우트에게 있어서 극자외선 리소그래피 시스템을 유지하기 위해 투입되어야 할 가장 중요한 요소는 어떤 개별 부품이 아니라 ASML의 공급망 유지 기술이었다. 반 하우트는 ASML이 그러한 비즈니스 관계망을 “마치 기계처럼” 갈고닦았다고 설명했따. 수천여 회사가 ASML의 정확한 요구 사항에 맞는 정교한 제품을 생산하고 납품하도록 유지해야 한다는 것이다.
기술을 떠나 ASML의 파트너십에 경의를 표한다. 수천개 기업과 함께 수천억원의 기기를 만들다니. 이 파트너십을 유지하기 위해 어떤 노력들이 있었을지 상상이 되지 않는다. 영업 사원의 입장에서 너무도 무거운 작업이라 이들이 만든 해자가 그저 부러울 뿐이다.
ASML 이야기 외에도 TSMC가 만들어지는 과정도 인상 깊었다. 지난해 우리나라 대통령이 TSMC도 지분 절반을 정부가 가지고 있다며, 국민들에게 지분을 나눠주겠다는 등의 이야기를 했고 나 역시 이게 무슨 말인가 싶었다. 지분 절반이 외부에 있을 경우 생기는 문제들이 마구 떠올랐다. 그런데 TSMC는 이를 정부가 해냈고, 이게 무려 1987년이라는 사실이 굉장한 충격이었다. 이렇게 역사가 오래된 줄 몰랐다.
리궈딩 장관은 약속을 지켰다. 모리스 창이 그려 온 비즈니스 모델을 위한 자금을 끌어온 것이다. TSMC를 세우는 데 필요한 자금의 48퍼센트는 대만 정부가 제공했다. 대신에 창은 앞선 기술력을 지닌 해외 반도체 기업을 찾아와야 했다.
소프트웨어 역시 굉장한 규모의 분야지만, 반도체 산업에 관해 굉장히 무지했음에 놀라웠다. 과거 <벨 연구소 이야기>와 겹치는 내용들이 있었는데, 이때부터 제대로 공부했더라면 내 주식 계좌도 조금은 달랐을텐데 말이다.
결국 강자들의 설계
다소 씁쓸한 것은 이 모든 게 강자들의 설계라는 거다. TSMC도, 삼성도. 결국은 미국의 설계에 의해 ‘허락’됐기 때문에 존재할 수 있었다 생각하니 지분을 지키기 위해 아등바등 해온 내 지난 3년이 우습게 보인다.
한국은 두 거대한 숙적 사이에서 줄타기하는 일을 해온 나라였다. 이병철이 삼성을 창업한 지 7년이 지난 1945년, 일본은 미국에 패배했고 이병철의 무역업은 큰 위기를 맞았다. 하지만 이병철은 날렵하게 위기를 모면했다. 건어물 물량을 확보하는 것처럼 자연스럽게 정치 후견인을 바꿨던 것이다. 그는 전쟁 후 한반도 남쪽을 점령한 미국인과 유대를 쌓았고, 그의 회사와 같은 대기업 집단을 해체하고자 하는 한국 정치인들에 맞섰다. 이병철은 심지어 북한의 공산 정권이 남한을 침략했을 때에도 재산을 지켜 냈다.
삼성을 만든 이병철 회장과 이건희 회장의 이야기를 꽤 좋아하는 편인데, 해외 서적에서 이병철 회장의 이야기를 읽자니 새삼 놀랍다. 두 차례 전쟁을 이겨내면서도 결국 우리나라는 지키는 방어선으로 삼성을 키워냈으니 말이다.
1983년 2월, 신경이 곤두선 불면의 밤을 보내던 이병철은 전화기를 들었다. 삼성전자 사업부를 총괄하던 수장에게 전화를 걸어서 선포했다. “삼성은 반도체를 만들 걸세.” 삼성은 적어도 1억 달러를 쓸 준비가 되어 있다는 선언과 함께 그는 회사의 미래를 건 반도체 도박을 시작했다.
과연 나는 대표자로서 어떤 고민과 어떤 선택을 해왔는지. 이정도 압박에 시달려 봤는지. 이병철 회장 스토리에서는 번역서임을 잊고 그대로 책 속에 빠졌던 거 같다.
그래서 그 다음은.
반도체 전쟁은 수십년을 지나왔고, 어쩌면 아직 본격 시작도 하지 않았을지 모른다. 눈에 보이는 모든 곳에 칩이 들어갈 것이고, 모두 통신을 하고, 모든 순간이 데이터로 저장될 것이다. 반도체 공급망은 국가가 아닌 세계 차원에서 관리되고, 주요 공급망 국가 자리를 유지하기 위해 국가 차원에서 큰 노력이 필요할 것이다. 반도체 공급망이 곧 국방력인 것이다.
아이폰에서 가장 대체 불가능한 부품이 캘리포니아에서 설계되고 중국에서 조립되는 것은 맞다. 하지만 그것을 만들 수 있는 나라는 오직 대만뿐이다.
AI 시대가 시작됐지만, 이 역시 반도체 전쟁의 연장선이다. 대표자로서 어떻게 해야 이 공급망 한 켠에 자리할 수 있을지 그저 고민이 될 뿐이다.
마무리
방대한 내용을 정갈하게 정리한 저자에게 박수를 보낸다. 앞부분은 다소 지루했으나 중간 이병철 회장과 ASML 이야기부터 굉장히 흥미롭게 읽었다.
ASML의 수천개 기업과의 파트너십은 이 책에서 가장 놀라운 지점이다. 조금 더 파볼 필요가 있겠다.
한줄평
- 비즈니스 공급망에 엮인 세계 패권을 정갈하게 담았다
인상 깊은 문구
- 경영자는 변화가 없는 시기에 안정적 성장을 추구하지만, 사업가는 변화가 극심한 시기에 도약을 위한 기회를 포착한다고 합니다.
- 아이폰 한 대가 작동하려면 종합적으로 12개도 넘는 반도체가 들어가야 한다.
- 반도체를 수백만 개 이상 생산해 낼 수 있는 새로운 기술을 고안한 기업들 덕분에, 비용을 낮추기 위해 불굴의 의지로 밀어붙인 관리자들 때문에, 반도체를 사용할 새로운 방법을 상상해 낸 창조적 기업가들 덕분에 반도체는 오늘날 사회의 모든 영역으로 퍼져나갈 수 있었다.
- 미국의 과학계는 정부 연구 자금을 먹고 자라며 다른 나라의 최고 과학자들을 낚아채오는 식으로 힘을 기른다. 이것이 기술 우위를 지킬 수 있는 핵심 지식을 제공하고 있다.
- 여러 나라에서 구입할 수 있는 석유와 달리 연산력의 생산 과정에는 근본적으로 몇 개의 병목 지점이 존재한다. 장비, 화학 물질, 소프트웨어 등의 요소가 단지 몇 개, 때로는 오직 하나의 회사에 의해 좌우되고 있는 것이다. 이토록 적은 수의 기업에 이렇게 크게 의존하고 있는 경제 영역은 오직 반도체뿐이다. 대만에서 생산하는 칩은 매년 세계가 소비하는 새로운 연산력의 37퍼센트를 제공한다. 한국의 두 기업은 세계 메모리 칩의 44퍼센트를 생산한다.
- 쇼클리는 격분하여, 동료들을 앞지르는 성과를 내야겠다고 단단히 벼르고 있었다. 그는 크리스마스 휴가 기간 시카고의 한 호텔에 방을 잡고 2주간 틀어박힌 채 반도체 물리학에 대한 타의 추종을 불허하는 지식을 총동원하여 다른 형태의 트랜지스터 모델을 구상하기 시작했다. 1948년 1월, 쇼클리는 세 덩어리의 반도체성 물질로 이루어진 새로운 형태의 트랜지스터 개념을 창안해 냈다.
- 소규모 스타트업이었던 페어차일드반도체는 아폴로 프로그램에 칩을 공급하면서 1000명을 고용하는 규모로 성장했다. 1958년 50만 달러였던 매출액이 불과 2년 후 2100만 달러까지 폭발적으로 늘어났다.
- 노이스는 이렇게 선언했다. “정부가 시키는 대로 연구 개발을 하는 건 벤처 투자를 받아놓고 그걸 은행 계좌에 넣는 것과 다를 바 없다. 벤처는 벤처다. 위험을 감수해야 한다.”
- 소련 반도체 산업은 베끼기 전략에 몰두한 나머지 몇몇 반도체 공작 기계는 미국 설계를 베끼기 편하도록 미터법 대신 인치법을 사용했다.
- 젊은 소비에트 학생 중 전자공학자가 되고 싶다고, 오소킨처럼 되고 싶다고 생각하는 이는 없었따. 왜냐하면 그런 사람이 존재하는지조차 몰랐기 때문이다.
- 미국 정부는 일본이 기술과 과학 강대국으로 재탄생하도록 지지해 주었다. 관건은 일본이 경제를 재건하여 미국이 주도하는 시스템의 일원으로 포섭될 수 있도록 하는 것이었다. 일본을 트랜지스터 세일즈맨으로 만드는 것은 미국의 냉전 전략의 핵심이었다.
- 폭격으로 완전히 파괴된 도쿄에서 젊은 과학자라면 세계적 연구를 주도하는 물리학자들과 동떨어져 있다는 고립감을 느낄법도 했지만, 도쿄의 미 군정은 일본 과학자들에게 <벨 시스템 테크니컬저널>, <응용물리학저널>, <피지컬리뷰> 등을 구독할 수 있게 해주었다. 이 학술 저널에는 바딘, 브래튼, 쇼클리의 논문이 게재되고 있었다. 전후 일본에서 이런 학술지를 구할 수 있는 다른 방법은 전혀 없었다.
- 모리타의 “라이센스” 전략은 소련의 장관 쇼킨이 구사했던 “베끼기” 전략과 완전히 정반대에 서 있었다.
- 소니의 진정한 강점은 칩을 설계하는 것이 아니라 소비재를 개발하고 그들이 필요로 하는 전자 제품을 내놓는 것이었다.
- 모리타의 도움으로 규제의 빨간 테이프를 끊고 녹차를 마신 끝에, 일본의 관료들은 결국 텍사스인스트루먼트가 일본에 반도체 공장을 열 수 있도록 허가했다. 모리타에게 있어서 이것은 또 하나의 성공한 쿠테타였다.
- 해외 제조 공장을 아시아에 연 것은 반도체 기업 중 페어차일드가 처음이었다.
- “우리는 실리콘밸리에서 노동조합 문제를 겪었다. 동양에는 노조 문제가 전혀 없었다.”
- 1970년대 말, 미국의 반도체 기업은 해외에서 수만 명을 고용했는데 그 대부분이 한국, 대만, 동남아시아에 있었다.
- 집적 전자 공학을 줄여서 인텔이라는 이름의 회사를 차렸다.
- 모방자는 2등의 자리에 머물 수밖에 없다는 것, 낮은 이익을 감수해야 한다는 것을 모리타는 알고 있었다. 그는 최고의 라디오와 TV를 만들라고 엔지니어들을 다그치는 데 그치지 않고, 전혀 새로운 유형의 제품을 상상해 내라고 요구했다.
- “우리는 일본과 전쟁 중입니다.” 스포크는 이렇게 강조했다. “총칼로 벌이는 전쟁이 아니라 기술, 생산성, 품질로 싸우는 경제 전쟁입니다.”
- 이병철은 무슨 일을 해도 이익을 낼 수 있는 사람이었다.
- 한국은 가난하고 뒤처진 나라로 산업도 기술도 없었지만, 이병철은 이미 “크고, 강하며, 영원한” 사업을 하고 싶다는 꿈을 주변에 말하곤 했다.
- 한국은 두 거대한 숙적 사이에서 줄타기하는 일을 해온 나라였다. 이병철이 삼성을 창업한 지 7년이 지난 1945년, 일본은 미국에 패배했고 이병철의 무역업은 큰 위기를 맞았다. 하지만 이병철은 날렵하게 위기를 모면했다. 건어물 물량을 확보하는 것처럼 자연스럽게 정치 후견인을 바꿨던 것이다. 그는 전쟁 후 한반도 남쪽을 점령한 미국인과 유대를 쌓았고, 그의 회사와 같은 대기업 집단을 해체하고자 하는 한국 정치인들에 맞섰다. 이병철은 심지어 북한의 공산 정권이 남한을 침략했을 때에도 재산을 지켜 냈다.
- 1983년 2월, 신경이 곤두선 불면의 밤을 보내던 이병철은 전화기를 들었다. 삼성전자 사업부를 총괄하던 수장에게 전화를 걸어서 선포했다. “삼성은 반도체를 만들 걸세.” 삼성은 적어도 1억 달러를 쓸 준비가 되어 있다는 선언과 함께 그는 회사의 미래를 건 반도체 도박을 시작했다.
- 인텔은 떠오르는 한국의 D램 생산자들을 환영했다. 인텔은 1980년대에 삼성과 함께 합작 투자에 합의한 여러 실리콘밸리 기업 중 하나다.
- 이병철은 현금이 부족한 메모리 칩 스타트업인 마이크론에 64K D램용 설계 라이센스 계약을 제안했고, 그 과정에서 창업자인 워드 파킨슨과 가까워지게 되었다. 아이다호의 칩 제조사는 그 계약으로 얻을 수 있는 돈이 얼마인지 따져 본 후 기꺼이 삼성의 제안을 수용했다.
- 1990년대부터 대만의 중요성이 커지기 시작했는데 이는 TSMC의 눈부신 성장 덕분이었다.
- 리궈딩 장관은 약속을 지켰다. 모리스 창이 그려 온 비즈니스 모델을 위한 자금을 끌어온 것이다. TSMC를 세우는 데 필요한 자금의 48퍼센트는 대만 정부가 제공했다. 대신에 창은 앞선 기술력을 지닌 해외 반도체 기업을 찾아와야 했다.
- 한 사업가는 모리스 창과 세 차례 미팅을 한 후에 투자를 거부했는데, 그러자 대만 총리가 그 인색한 사업가에게 연락해 조용히 상기시켜 주었다. “지난 20년간 정부가 회장님께 잘 해 드리지 않았습니까. 이번에는 정부를 위해 신경 좀 써 주시죠.” 그러고 나서 며칠 후면 창의 반도체 파운드리 건설을 위한 자금이 도착하는 식이었다.
- 설립 첫날부터 TSMC는 일개 민간 기업이 아니었다. 바로 대만의 국가 프로젝트였다.
- TSMC는 절대 칩을 설계하지 않고 그저 만들기만 하겠노라고 모리스 창은 약속했다.
- 중국이 최초의 집적회로를 생산한 그해 마오쩌둥은 온 나라를 문화혁명의 난장판으로 만들어 버렸다. 전문 지식은 특권의 원천이며 사회주의적 평등을 침해한다는 것이 마오쩌둥의 주장이었다.
- 마오쩌둥의 건강이 악화되던 1970년대 초부터 문화혁명은 기세를 잃기 시작했다. 공산당 지도자들은 결국 시골의 과학자들을 다시 불러들였다.
- 이웃 국가들이 자본가를 끌어들이기 위하 혼신의 힘을 다하고 있을 때, 중화인민공화국은 자본가들을 비난하며 1960년대를 보냈다. 1979년의 한 연구에 따르면 중국은 상업적으로 유의미한 반도체 생산 시설을 단 하나도 갖고 있지 못했고, 중국 내의 컴퓨터는 모두 합쳐도 1500대에 지나지 않았다.
- 고든 캠벨과 다도 바나타오가 칩스앤테크놀로지스를 창업한 것은 1984년의 일이었다. 최초의 팹리스로 여겨지곤 하는 그곳을 본 창업자들의 친구가 일갈했다. “이건 진짜 반도체 회사가 아니잖아.” 스스로 칩을 만들고 있지 않았기 때문이다.
- 대부분의 회사는 “시분할다중접속(TDMA)” 체계를 원했다. 시분할다중접속은 같은 주파수에서 여러 통화 정보를 처리하게 해 주는 방식이다.
- 무어의 법칙을 철석같이 믿고 있던 제이컵스는 좀 더 복잡한 시스템을 만드는 게 좋다고 생각했다. 주파수를 바꿔 가며 통신하는 시스템이 낫다고 본 것이다. 한 통화가 특정 주파수에서만 이루어지도록 하는 대신에 여러 주파수를 오가며 통화 데이터를 전송한다면, 주어진 주파수 내에 더 많은 정보를 집어넣을 수 있다는 발상이었다. 대부분의 제이컵스의 주장이 이론적으로 옳지만 현실에서 작동하는 시스템을 만들기란 불가능할 것이라고 생각했다. 통화 품질은 떨어질 것이고 전화가 끊길 수 있다는 것이 그들의 주장이었다. 주파수를 바꿔 가며 통화 데이터를 보내고 받으며 해석하려면 실로 막대한 연산력이 필요할 터였다.
- 통신 업계는 퀄컴의 시스템을 통해 현존 주파수에 훨씬 많은 정보를 넣을 수 있다는 사실을 깨달았다. 모든 통신 주파수 권역대를 활용할 수 있는 알고리즘이 무어의 법칙 덕분에 개인용 통신 장비에서도 돌아갈 수 있게 된 것이다.
- 어떤 잣대로 보더라도 새로운 세대의 경영진은 실리콘밸리를 세웠던 화학자와 물리학자보다 나았고 더 전문적이기도 했다. 하지만 앞선 세대의 거인들과 비교하면 이들 모습은 종종 초라해 보일 수밖에 없었다.
- 불가능한 기술에 대한 무모한 승부의 시대가 이제는 보다 체계적이고 전문적이며 이성적 판단이 지배하고 있었다. 죽기 아니면 까무러치기 식 도박은 사라지고 잘 계산된 리스크 관리가 그 자리를 차지한 것이다.
- 각 트랜지스터를 덮는 이산화 규소막의 두께가 너무 얇아진 나머지, 고전 물리학에서는 불가능한 일이라 여겼던 “터널링” 효과가 발생하기 시작했다.
- “다른 경우의 수보다는 생산 역량을 초과해서 보유하고 있는 편이 낫다”라는 것이 창의 태도였다.
- 애플 아이폰의 애플리케이션 프로세서는 오직 대만에서만 생산되고 있다.
- 아이폰에서 가장 대체 불가능한 부품이 캘리포니아에서 설계되고 중국에서 조립되는 것은 맞다. 하지만 그것을 만들 수 있는 나라는 오직 대만뿐이다.
- 기본 발상은 제이 라스롭이 현미경을 뒤집었을 때와 동일하게 남아 있었다. 빛의 일부를 가리는 “마스크”를 통해 빛을 가로막아 패턴을 만들고, 그 패턴을 실리콘 웨이퍼 위에 덮인 포토레지스트 화학 물질 위에 조사하는 것이다.
- 이 모든 도전을 넘어 충분한 에너지와 신뢰성을 갖춘 레이저를 만들기까지 10년 걸렸다. 각 레이저 장비에 들어가는 부품은 정확히 45만6329개였다.
- 2013년부터 ASML의 극자외선 장비 사업을 이끌고 있는 네덜란드인 프리츠 반 하우트에게 있어서 극자외선 리소그래피 시스템을 유지하기 위해 투입되어야 할 가장 중요한 요소는 어떤 개별 부품이 아니라 ASML의 공급망 유지 기술이었다. 반 하우트는 ASML이 그러한 비즈니스 관계망을 “마치 기계처럼” 갈고닦았다고 설명했따. 수천여 회사가 ASML의 정확한 요구 사항에 맞는 정교한 제품을 생산하고 납품하도록 유지해야 한다는 것이다.
- ASML은 몇몇 부품 공급사에게 투자하는 식으로 보상을 제공하기도 했다.
- 장의 말에 따르면 미국에서는 새벽 1시에 뭔가 고장나면 다음 날 아침이 되어서야 엔지니어가 그것을 수리한다. 반면에 TSMC에서는 새벽 2시에 수리가 완료된다. “그들은 불평하지 않고 그 배우자도 불평하지 않는다”는 것이다.
- 인텔의 파운드리 사업은 2010년대 내내 단 한 건의 대형 고객을 유치하는 선에 머물고 말았다. 그리고 몇 년 후 문을 닫았다.
- 종종 실패했다. 세계적으로 내로라하는 회사들의 2021년 자동차 생산량은 반도체 부족 현상이 발생하지 않았을 경우와 대비해 770만 대나 줄어들어 있었다. 모두 합쳐 2100억 달러 상당의 매출 손실을 보았다고 업계는 추산하고 있다.
- 인텔은 미국과 유럽 정부로부터 해당국에 팹을 지어서 보조금을 받아내려 한다. “세계는 더 균형 잡힌 공급망을 필요로 합니다.” 겔싱어의 주장이다. “어디에서 석유가 나올지는 신이 정하는 일이지만, 어디에 팹을 지을지는 우리가 결정합니다.” 하지만 인텔은 자체 칩 생산에서 애를 먹고 있는 중이었다. 스스로 설계한 첨단 칩 중 점점 더 많은 양을 TSMC의 최첨단 설비에 위탁하고 있었다.
- 캘리포니아의 지식 노동자들 거의 전부가 집에서 일해도 실리콘밸리는 잘 돌아갔다. 빅 테크 기업의 이윤은 오히려 상승했다.
- 반면에 TSMC의 팹이 1999년 거대한 지진을 발생시켰던 처룽푸 단층으로 빨려 들어간다면 그 여파는 전 세계 경제를 뒤흔들게 된다. 사실 그런 지진도 필요 없다. 의도적이건 실수건 아주 작은 폭발만 일어나도 상당한 충격을 각오해야 한다.
- 대만은 세계 메모리 칩의 11퍼센트를 생산한다. 더 중요한 건 대만이 전 세계 로직 칩의 37퍼센트를 제조하고 있다는 것이다. 컴퓨터, 전화, 데이터센터, 전자 장비 대부분은 로직 칩이 없으면 작동할 수 없다. 그러니 대만의 팹이 가동 불능 상태에 바진다면 우리는 37퍼센트의 연산력을 갖지 못한 채로 그 이듬해를 맞게 되는 것이다.
- 연산력을 만들어 내는 일은 상상을 초월할 정도로 복잡한 과제다. 이는 실리콘밸리의 성공이 단지 과학이나 엔지니어링만으로 이루어져 있지 않다는 것을 보여 주는 것이기도 하다. 기술은 그것을 필요로 하는 시장을 만났을 때에만 발전 가능하다. 반도체의 역사는 반도체 판매, 마케팅, 공급망 관리, 원가 절감의 역사이기도 하다.
- 어떤 지점에 도달하면 물리적 한계로 인해 트랜지스터 크기를 더는 줄일 수 없게 된다.