화웨이는 칩 연구 및 개발을 전문으로 하기 위해 2004년 공식적으로 HiSilicon 반도체 부서를 설립했습니다. 당시 화웨이는 독립적인 기술을 습득하는 것의 중요성을 아주 일찍 깨달았습니다. HiSilicon은 기대에 부응하여 후속 연구 개발을 통해 Kirin, Kunpeng, Lingxiao, Barong, Shengteng 및 Honghu와 같은 일련의 칩을 출시했습니다.
이 칩은 휴대폰 프로세서, 서버, WiFi, 스마트 스크린, 베이스밴드, 기지국 등에 배치됩니다. 화웨이의 많은 제품은 독립적으로 설계되었다고 할 수 있습니다. 마지막으로 설계된 칩은 파운드리를 위해 TSMC에 전달됩니다. 그러나 문제도 발생합니다.
디자인 능력만 갖고 있는 화웨이는 마치 종이 위에서 말하는 것과 같다. TSMC가 생산을 돕지 못하게 되면 수동성에 빠지게 됩니다.
이전에 5명의 학부생이 64비트 RISC-V 프로세서 SoC 칩의 설계와 테이프아웃을 완료했다는 점은 언급할 가치가 있습니다. 이 칩은 "가장 어려운 졸업장"이라고 불립니다. 이들 5명의 학부생의 평균 연령은 21.8세에 불과하다.
이 칩은 제작에만 4개월이 걸렸으며, 리눅스 운영체제를 정상적으로 구동할 수 있는 것으로 알려졌다. 그들의 나이로 보아 그들은 미래에 분명 큰 성취를 이룰 것입니다. 이제 그들은 또한 자신의 직업을 갖고 고성능 칩 설계에 계속 참여하고 있습니다. 그런데 학부생 5명이 칩을 성공적으로 만들었습니다. 그렇다면 화웨이 칩은 어디에 붙어 있는 걸까요?
실제로 이들 5명의 학부생들은 칩 설계에 직접 참여하기 위해 칩 공장에 가지 않았고, 포토리소그래피 장비와 칩 공정 기술을 활용하는 것도 불가능했다. 이 칩의 제조를 완료합니다. 하지만 나이와 수준으로 볼 때, 그들은 이미 또래들 사이에서 매우 훌륭합니다.
화웨이 칩의 진짜 문제는 칩 제조다. 디자인만 놓고 보면 화웨이 하이실리콘(Huawei HiSilicon)은 세계 5위 안에 들 수 있다. 그렇다면 칩 제조에서 무엇이 그렇게 어려운가요?
리소그래피 기계
첫 번째는 리소그래피 기계입니다. 화웨이가 자체 칩을 제조하려면 리소그래피 기계의 문제를 해결해야 합니다. 그리고 화웨이 기린 9000이 5nm 공정을 사용한다는 점을 고려하면 일반적인 노광기가 아닙니다. EUV 노광기가 필요합니다. EUV 노광기를 생산할 수 있는 회사는 전 세계에서 유일하게 네덜란드 ASML이다.
ASML은 현재 EUV 노광기를 국내에 공급할 여건도 없고, 기본적으로 재고도 없고, 생산할 때마다 TSMC와 삼성에서 주문하게 된다. ASML로부터 EUV 노광기를 구입하는 것은 기본적으로 불가능합니다.
노광기 자체 생산에 의존한다면 국내 최고 수준인 22나노 노광기 수준으로 볼 때 EUV 수준까지는 10년은 걸릴 수도 있다.
포토리소그래피 기계의 문제를 해결하지 못하면 칩 제조도 완료할 수 없게 된다. 결국 제조 여건이 없었던 화웨이는 TSMC에 의존해 제품을 생산할 수밖에 없었다.
재료
둘째, 막힌 곳에 재료가 있습니다. 포토레지스트 등 칩을 만드는 데 사용되는 재료는 다양합니다. 포토레지스트는 실리콘 웨이퍼 표면에 액체 형태로 도포된 후 건조되어 필름으로 만들어집니다. 칩 제조 전 반드시 사용하는 중요한 소재로 식각 저항성, 내열 안정성 등의 장점을 가지고 있습니다.
하지만 포토레지스트 칩 소재는 기본적으로 일본 시장이 독점하고 있으며, 전 세계 포토레지스트 시장의 75%를 일본 업체들이 독점하고 있다. 포토레지스트 수급 문제를 해결하지 못하면 칩 제조 작업도 완료할 수 없다. 그러나 독점을 깨는 것은 아직 이루어지지 않았습니다.
공정 기술
또 더 중요한 것은 칩 공정 기술이다. 고급 칩 제조 공정을 마스터해야만 고급 포토리소그래피 장비, 포토레지스트, 에칭 장비 등을 사용할 수 있다. 칩 및 재료 부품을 제조합니다.
우리나라에서 가장 기술적으로 진보하고 최대 규모의 칩 제조 회사인 SMIC는 14nm 공정만 마스터하고 있는 반면, TSMC는 5nm 양산을 안정화하고 3nm에 대한 공격을 시작하고 있습니다. 공정기술은 후배 엔지니어와 선배 엔지니어 사이의 기술 수준 격차와 같습니다.
후배 엔지니어가 고급 장비를 마스터하고, 고급 제품을 생산할 수 있는 모든 조건을 갖추고 있다고 해도, 그 기술이 없으면 제조는 불가능하다.
위의 포토리소그래피 장비와 칩 소재 포토레지스트, 공정 기술 등으로 볼 때 최고 수준에 도달하려면 아직 갈 길이 멀다.
화웨이는 어디에 갇혀 있는가? 답은 뻔하다. 기술에 갇혀 있고, 국내 기초산업은 아직 최고 수준에 도달하지 못했다.
그러나 우리나라는 이미 반도체 산업의 레이아웃을 가속화하고 있으며, 이러한 정체된 기술은 언젠가는 하나씩 돌파할 것이며 화웨이는 하루빨리 돌파할 수 있을 것입니다.
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