반도체 제조업 중심국 지위를 탈환하려는 미국의 시도는 성공할 수 있을까?

미국정부는 지난 20일 자국 반도체 대기업 인텔에 85억 달러의 보조금을 지급하고, 110억 달러를 융자해 주기로 하는 등 모두 195억 달러에 이르는 지원책을 발표했다. 인텔은 이런 지원 속에 1천억 달러를 투자해 미국 4개 주에 반도체 생산시설을 신설하거나 증설하기로 했다.

3분의 1토막 난 미국의 반도체 생산비중

1990년에 미국은 세계 반도체 제조업 분야에서 37%의 점유율을 차지했다. 동서 냉전 붕괴 뒤 미국 일극체제 아래서 해외로의 제조업 이전으로 인건비 등 제조 비용을 낮춰 수익률을 극대화하려는 신자유주의 정책이 펼쳐진 가운데 반도체 제조는 한국과 대만으로 이전됐고, 미국의 점유율은 10%대까지 떨어졌다. 미국은 그런 반도체 국제분업체제의 혜택을 크게 누렸으나, 자국 생산시설과 첨단 제조기술 인재 육성체제는 약화됐다.

세계 반도체 생산에서 미국이 점한 비율은 2020년에 12%로 떨어졌고, 2000년대 들어 반도체 굴기를 추진한 중국은 2020년에 15%의 점유율로 미국을 추월했다. 중국은 국가 차원에서 2020년까지 20년 간 500억 달러 이상을 반도체 산업 육성에 투입한 것으로 알려졌다. 이대로 가면 2030년까지는 24%로 중국이 세계 최대 점유율을 차지하게 될 것으로 예상되고 있다.

중국의 반도체 굴기와 미국의 반격

코로나 팬데믹으로 세계 반도체 공급망이 제 기능을 발휘하지 못하면서 자동차와 컴퓨터 등 전자기기, 인공지능, 군사무기 등에 필요한 첨단 반도체 공급 지연으로 생산에 차질을 빚게 된 미국 등 주요국들이 국가안보 차원에서 반도체를 전략물자로 규정하고 반도체 자급체제 확립을 서두르기 시작했다. 반도체 세계 공급망(global supply chain)이 무너지고 각국의 각자도생 또는 같은 편끼리 편짜기가 시작된 것이다.

이에는 미국 패권에 도전하고 있는 중국이 막대한 국가 지원금을 쏟아부으며 구미를 추월하려는 ‘반도체 굴기’ 전략을 추진하고 있다고 믿는 미국의 판단과 대응전략이 중대한 영향을 끼쳤다.

무너진 반도체 국제공급망

여기에다 첨단 반도체 제조업 중심이 중국의 지정학적 영향권 안에 있는 대만, 한국 등 중국 인접지역에 포진해 있는 것도 미국의 불안감을 키웠다. 미국은 지금 대만의 TSMC(대만반도체제조)와 한국 삼성전자 등에 막대한 보조금 지급을 약속하면서 생산거점을 미국 국내로 이전하도록 종용하는 한편 중국과의 디커플링(분리)을 압박하고 있다.

반도체 생산의 국제 분업체제를 주도해 온 TSMC의 창업자 장충머우(모리스 창)은 지난해 말 이런 말을 했다. “글로벌리제이션(국제분업화)은 죽은거나 마찬가지다.”

막 오른 반도체 전쟁

패트릭 겔싱어 인텔 최고경영자(CEO)는 지난 달 21일 첨단반도체 개발 강화전략을 발표하면서 "서양이 제조업을 재건”하자며 "동아시아에 편중된 반도체 대기업들의 제조 거점을 미국과 유럽으로 옮겨 구미의 반도체 제조업을 되살리자"고 주장했다. 그날 행사에 참석한 지나 러몬도 미국 상무부 장관도 “미국은 반도체를 아시아 몇 개국에 과도하게 의존했다”며 동조했다.

인텔은 지난해 6월 300억 유로 이상을 투자해 독일 동부 마그데부르크에 최첨단 반도체공장을 건설하기로 독일정부와 합의했다고 발표했다. 이는 독일에 대한 외국기업의 투자규모로는 사상최대인 것으로 알려졌다. 인텔은 폴란드 남서부의 브로츠와프에도 46억 달러를 투자해 반도체 조립공장을 짓겠다고 발표했다.

EU(유럽연합)는 지난해 4월 역내 반도체 공급능력을 높이기 위한 산업지원책을 골자로 한 ‘유럽반도체법’ 제정에 합의했다. 민관이 총 430억 유로를 투입해 2030년까지 세계 반도체 제조 점유율을 20%로 높일 계획이다.

독일 반도체 기업 인피니온 테크놀로지는 50억 유로를 투자해 드레스덴에 반도체 공장을 짓고 있으며, EU가 ‘유럽반도체법’을 근거로 그 중 10억 유로를 지원한다. 올라프 숄츠 독일총리는 “독일은 세계의 주요 반도체 생산거점의 하나가 될 것”이라며 EU 역내의 반도체 공급망 강화 의지를 밝혔다.

일본도 막대한 정부 보조금을 지급하면서 대만 TSMC의 공장을 구마모토에 유치하는 한편, 미국 반도체 기업들과도 손잡고 홋카이도에도 새 공장을 짓는 등 ‘일본 반도체 르네상스(부활)’를 위한 작업을 본격화하고 있다.

구미 대 중국 또는 구미 대 동아시아?

반도체 전쟁의 주전선은 미국과 중국의 경쟁을 축으로 중국과 서방(일본 포함) 사이에 걸쳐 있지만, 지역적으로는 겔싱어 인텔 CEO와 러몬도 미 상무장관 얘기에서 보듯 구미(유럽과 미국)와 동아시아의 지역 간의 반도체 패권다툼으로 비칠 수 있는 양상도 나타나고 있다.

겔싱어는1990년에 세계 반도체 생산의 80%를 구미가 차지했으나 지금은 그 80%를 아시아의 작은 지역에서 집중적으로 생산해 내고 있다며, “우리는 미국과 유럽에 거점을 둔 주요한 (반도체) 공급자가 될 것”이라고 말했다. 러몬드 장관은 첨단 반도체 생산에서 미국이 차지하고 있는 비중은 “지금은 0%”라며, 중국이 반도체 공급을 좌우하는 상황이 되면 미국 국가안보가 위험해진다는 인식을 드러냈다.

바이든 정부가 지난해 8월 미국에서 반도체를 생산하는 기업들에 보조금과 연구개발 지원비로 총 527억 달러를 투입하겠다는 ‘칩 & 과학법’을 제정해 삼성전자와 TSMC까지 미국 영토 내로 생산거점을 옮기도록 종용한 것은 이런 상황을 바꾸기 위한 새로운 ‘산업전략’의 소산이다.

뉴욕타임스 “그럼에도 미국 자급체제는 불가”

<뉴욕타임스>는 지난 19일 기사(The Global Effort to Make an American Microchip)에서 바이든 정부가 미국 내에 제조 거점들을 건설하는 반도체 기업들을 지원하기 위해 390억 달러를 투입하고 있다면서, 그렇게 되더라도 “(반도체) 칩 제조는 글로벌 체제가 유지될 게 분명하다”고 내다봤다. 미국 독자적인 반도체 자급체제를 갖추는 것은 불가능하다는 얘기다.

신문은 반도체 칩 제조 공정이 원재료와 그것을 다루는 기계와 지적 재산 차원에서 전 세계적으로 수십 개의 관련 공급자와 공장들이 상호의존 관계로 복잡하게 얽혀 있기 때문에, 미국에 생산 거점들을 일부 옮겨 간다 하더라도 반도체 시장을 지배하는 동아시아 등 주요 지역들로부터 자립하기는 어렵다고 지적했다.

예컨대 미국 반도체 제조회사 온세미(Onsemi)의 반도체 칩의 생산과 소비(공급)과정을 처음부터 마지막까지 대강 훑어 보는 것만으로도 그것은 명백해진다.

'온세미' 생산 칩 사례

온세미의 뉴햄프셔 공장은 노르웨이와 독일, 대만에서 들여 온 실리콘과 탄소 흑색분말 분사로 생산 공정을 시작한다. 분말에는 미국과 독일, 일본 산 흑연과 가스들이 첨가된 뒤 태양의 온도에 가까운 고열로 가열돼 수백만 개의 칩을 만들 수 있는 결정체가 만들어진다.

거의 다이아몬드만큼 단단한 결정체는 체코공화국에 있는 공장으로 보내진다. 거기에서는 미국과 독일, 이탈리아, 일본에서 만든 특수 기계장치를 이용해 결정체들을 얇은 웨이퍼로 잘라낸다.

웨이퍼들은 다시 배에 선적돼 한국의 완전 무균상태의 초청정 공장으로 옮겨지고, 그곳 원통형 기계장치들이 그것들을 네덜란드와 미국, 일본제의 복잡한 기계들 사이로 운반한다. 기계들은 화학약품과 가스들, 그리고 복잡한 빛의 패턴들을 이용해 웨이퍼에 정보를 전달하는 전자들이 지나다니는 원자 몇 개 폭의 초미세 통로들을 만든다.

그 뒤 웨이퍼는 작은 칩들로 잘라져 중국, 말레이시아, 베트남의 시설들로 다시 옮겨져 마무리 손질과 테스트 과정을 거친다. 그런 다음 칩들은 또 중국과 싱가포르의 글로벌 배급센터들로 보내진다.

마지막으로 칩들은 한국 현대나 독일 베엠베(BMW) 등 아시아와 유럽의 자동차 제조공장들에 보내져 전기차 동력 시스템에 장착된다. 또 다른 칩들은 캐나다와 중국, 미국의 자동차 부품 공급자들에게 팔려 나간다.

미국 뉴햄프셔에 본사를 둔 온세미가 만드는 칩 하나도 이처럼 수많은 지역과 나라, 공장들을 거쳐야 만들어진다. 온세미는 생산능력 확장을 위해 20억 달러를 들여 미국과 체코, 한국에 새로운 공장을 지을 계획이다. 한국에는 이미 부천에 온세미 공장이 있다.

온세미는 많은 단계에서 자체조달을 하는 편이지만, 다른 대부분의 칩 제조회사들은 외부 조달의 아웃소싱을 많이 한다. 그들은 세계 칩 생산의 60% 이상, 대다수 첨단 칩의 90% 이상을 생산하는 대만을 활용한다.

칩과 부품들 생산에서 소비까지 4만km 이동

글로벌 반도체연맹과 컨설팅 전문업체 액센추어가 2020년에 실시한 조사에 따르면, 칩들과 부품들은 최종 소비자 손에 넘겨지기까지 70번 이상 국경을 넘나들며 2만 5000마일(4만 킬로미터) 이상을 이동한다.

엄청난 자금, 고도의 숙련공 구하기 어려워

보스턴 컨설팅그룹과 반도체산업협회가 실시한 또 다른 연구에 따르면, 미국에서 자급자족적인 칩 공급망을 만들려면 무려 1조 달러가 필요하며, 그에 따라 칩과 부품들 가격이 급등하게 될 것으로 추산됐다.

뿐만 아니라 오랜 기간 고도의 숙련이 필요한 반도체 제조 기술자들을 미국이 단기간에 충분히 발굴, 육성해낼 수도, 공급할 수도 없다. 이 또한 엄청난 시간과 비용이 드는 작업이다.

“우리가 어떻게든 자급자족할 수 있을 것이라는 생각은 비현실적”이라고 반도체 등의 공급망을 짜는 캘리포니아의 소프트웨어 회사 레질링크의 CEO 빈디야 바킬은 말했다.

한국 전자산업의 성공 이유

앞서 살펴 봤듯이 칩은 처음 미국에서 만들어졌지만, 1960년대 말에 비용 절감 방법을 찾던 기업들이 미국 바깥으로 이동하면서 공급망의 일부가 해외로 이전됐다. 관대한 조건의 보조금을 받은 아시아의 기업들이 칩을 생산하기 시작하면서 결국 서방(구미)보다 더 싸고 더 발전된 칩들을 생산하게 됐다. 한국의 전자산업도 그 대표적 수혜자의 하나다. 한국 전자산업의 성공은 일본의 전략 실패 덕도 있지만, 일본보다 더 싸고 빠르게 생산해 낼 수 있는 능력이나 조건이 해외로 생산거점을 이전하던 미국 반도체 기업들 이익 극대화에 더 적합했기 때문이었던 셈이다.

그 결과 미국의 칩 생산이 세계 반도체 시장에서 차지하는 비중은 1990년에 37%였으나 오늘날에는 12%로 떨어졌다.

미국 비중, 500억 달러 투입해도 개선 미미

코로나 팬데믹 기간에 반도체 부족으로 인한 가격 급등과 경제적 손실을 겪은 미국은 자국 반도체 공급망을 강화하기 위해 더 많은 칩을 생산하려 하고 있다. 하지만 다른 나라들도 자체 반도체 산업에 대규모 투자를 계속하고 있기 때문에, 미국이 아무리 투자를 많이 하더라도 글로벌 반도체 산업 구조를 바꾸는 데는 한계가 있다.

보스턴 컨설팅 그룹과 반도체산업협회의 2020년 조사연구에 따르면, 미국이 500억 달러를 투입할 경우 2030년까지 미국이 세계 반도체 생산에서 차지하는 비중을 13% 내지 14%까지 높일 수 있다. 그래봤자 미미한 수준이다. 그만한 자금을 투입하지 않을 경우 미국의 점유율은 10%로 떨어질 것이라고 그 연구는 예상했다.

인공지능 붐을 촉진하는데 보탬이 되는 대다수 첨단 칩들과 관련해, 미국의 관리들은 미국이 새로운 투자로 2020년대 말까지 세계 최첨단 로직 칩들 생산의 약 20%를 차지하게 될 것이라고 얘기한다. 기대사항일 수 있다.

가까운 미래에도 아시아가 여전히 중심

그럼에도 칩과 전자제품들 생산은 가까운 미래에도 아시아가 그 중심지가 될 것이라고 무디스 애널리틱스는 최근 보고서에서 지적했다. 첨단기술 기업들은 기술혁신과 함께 고강도의 비용절감 압박에 시달리기 때문에 아시아의 최고도로 숙련된 제조업자들과 협력할 수밖에 없다고 온세미의 글로벌 공급망 부책임자인 챈스 파이널리는 말했다.

핵발전소 건설 비용보다 더 많은 50억 달러에서 200억 달러까지 드는 엄청난 칩 제조설비 설치비용 때문에 칩 제조업체들은 자체 공장을 짓기보다는 외국 시설들에서 아웃소싱을 하게 된다고 그는 말했다. 게다가 칩은 작고 가벼워서 온 세계로 옮겨 다니기 용이한 점도 아웃소싱을 선호하게 만든다.

결국 미국으로의 반도체 생산 거점 이동은 생산비용과 인력 공급, 제품 판매가격 면에서 매우 불리하다. 미국인들도 모를 리 없는 이 악조건을 뚫고 장기적으로 미국이 계획대로 성공할 수 있을까?

미국의 반도체 전쟁에 속절없이 끌려들어가고 있는 한국정부도 '전략적 속셈'은 따로 하고 있을까.