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칩 제조 - 글로벌 기술 경쟁
현대 산업에 있어서 칩은 매우 중요한 역할을 합니다. 특히, 이는 최근 코로나19 팬데믹에서 분명하게 드러났습니다. 전자 부품 부족으로 인해 2021년 글로벌 자동차 생산량은 4분의 1로 감소했습니다. 이전에는 반도체 제조업체들이 가전제품, 컴퓨터, 휴대전화, 전기 자동차에만 집중했습니다.
러시아 산업의 경우, 외국 반도체 제조업체가 잇따라 공급을 거부하는 2022년에는 반도체 부족이 특히 심각해질 것으로 예상된다. 러시아 자동차 생산은 ABS(Anti-Lock Brake System) 제어 장치와 에어백이 부족해 몇 달 동안 중단됐습니다. 중국 라이선스에 따라 칼루가 이텔마시에서 국내 ABS 생산이 시작되면서 상황이 다소 개선되었습니다. 하지만 이 제품의 가장 어려운 부분인 컨트롤러의 전자두뇌는 중국에서 사전 제작됩니다. 자체 ABS를 만드는 데는 1년 이상의 기간과 10억 달러 이상의 투자가 필요합니다. 러시아는 수십 년간의 망각에 대해 이제 그러한 대가를 치르지 않을 수 없게 되었습니다. 자동차 산업은 러시아가 수입 칩과 부품을 사용해야만 하는 수많은 생산 체인 중 하나에 불과합니다.
마이크로일렉트로닉스 산업의 자율성은 내부적, 외부적 요인 등 여러 가지에 따라 달라집니다. 첨단 반도체 수입 제한은 러시아뿐만 아니라 중국도 겨냥한 것이다. 세계에서 가장 진보된 리소그래피(칩 제조) 장비를 만드는 네덜란드 회사 ASM Lithography가 미국으로부터 중국에 제품 판매를 금지당했습니다. 미국에서는 2022년 8월부터 CHIPS법(반도체 생산에 도움이 되는 인센티브 창출법), 즉 반도체 제조 자극법이 시행되고 있습니다. 주요 목표는 일부 마이크로칩 생산을 미국으로 다시 이전하는 것입니다. 현재 미국은 대만(중국)에서 생산되는 반도체의 70~75%를 생산한다. CHIPS법은 미국 제조업 개발에 520억 달러를 투자하고 관련 세금 인센티브에 240억 달러 이상을 투자할 계획입니다.
또한 미국은 슈퍼컴퓨터 제작에 사용되는 미국의 엔비디아(Nvidia)의 첨단 그래픽 프로세서를 러시아와 중국에 공급하는 것을 금지하는 것을 고려하고 있습니다. 미국의 계산에 따르면 이로 인해 두 경쟁사의 인공지능 기술 개발이 늦어질 전망이다. 2023년 3월, CHIPS법은 중국에 대한 규제를 더욱 강화할 것입니다. 중국에서는 28나노미터보다 작은 상호연결 구조를 가진 칩 생산에 대한 투자가 금지되었습니다. 이에 대응하고 국가 안보와 이익을 보호하고자 베이징은 올해 8월 1일부터 마이크로 전자 제품 생산에 널리 사용되는 금속인 갈륨과 게르마늄에 대한 수출 통제를 시행했습니다. 중국은 현재 전 세계 갈륨의 약 80%, 게르마늄의 60%를 생산한다.
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칩 자립을 시도하는 국가의 교훈
2015년 중국 정부는 "중국제조 2025"라는 개념을 발표했는데, 이에 따르면 2025년까지 중국은 국내 반도체 수요의 70% 이상을 충족시킬 것입니다. 하지만 2022년이 되면 그 숫자는 16%에 불과할 것이다. 중국은 현재 러시아보다 훨씬 더 유리한 '입장'에 있음에도 불구하고 이 프로젝트는 성공적이지 못했습니다.
정보기술 수준이 상당히 높은 인도의 경우에도, 자체 칩 기술을 구축할 계획을 세우는 것은 매우 어렵습니다. 인도는 국내 마이크로칩 생산을 위해 대만(중국)의 폭스콘을 초대했습니다. 처음에는 28nm 칩 제조 공정을 목표로 했지만 나중에는 40nm로 낮추었지만 결과적으로 대만(중국)이 프로젝트에서 탈퇴했습니다. 이유는 여러 가지가 있겠지만, 가장 큰 이유는 인도에서는 제조에 필요한 고도로 숙련된 기술팀을 찾을 수 없기 때문입니다.
러시아는 다소 늦기는 했지만 세계 칩 전쟁에서 물러날 생각이 전혀 없습니다. 현재 러시아는 최소 65nm 이상의 연결구조를 가진 칩을 생산할 수 있고, 대만의 TSMC(중국)는 5nm를 완벽히 마스터했다.
현재 러시아-우크라이나 갈등에서 제기되는 의문 중 하나는 러시아가 왜 그토록 끝없이 미사일과 기타 무기를 발사할 수 있는가이다. 답은 미사일 및 기타 군사 장비에 사용되는 칩은 러시아가 완벽하게 마스터한 100~150nm 상호연결로 제작될 수 있다는 것입니다. 러시아는 Nikon과 ASM Lithography에서 사용하는, 이전에 라이선스를 받은 수입 장비에서만 65nm 칩을 생산합니다.
민간용 칩 생산 프로젝트에 관해서 러시아는 몇 가지 첫 걸음을 내디뎠습니다. 젤레노그라드에 28나노미터 상호연결 칩 공장이 건설 중이며, 미크론은 생산 확대를 위해 70억 루블(약 1억 달러)의 대출을 받았습니다. 또한 젤레노그라드 나노기술 센터는 130nm 리소그래피 장비에 대한 57억 달러(7,000만 달러) 규모의 입찰을 개발 중입니다. 350nm 상호연결 구조를 갖춘 기계를 만드는 센터에는 약 10억 루블이 할당되었습니다. 기술은 분명 오래되었지만 완전히 국내에서 생산되었습니다. 러시아 상트페테르부르크에 있는 모스크바 전자기술연구소와 같이 개발된 칩을 제조하기 위한 테스트 사이트 네트워크를 구축하는 데 50억 루블이 할당되었습니다. 상트페테르부르크와 러시아의 다른 도시들.
하지만 돈이 전부는 아닙니다. 칩 자율성 프로그램이 겪는 어려움은 제품 복잡성에만 국한되지 않고 다른 문제도 있습니다. 첫째는 엔지니어링 인력이 부족하다는 것입니다. 수천억 루블이 우선 프로그램에 할당될 수 있지만, 자격을 갖춘 전문가를 찾을 수 없습니다. 세계적 수준의 반도체를 만들려면 수백, 아니 수천 명의 엔지니어와 과학자의 노력이 필요합니다. 그리고 하나의 연구소나 하나의 디자인 회사가 아니라, 전체 기업에서 나온 것입니다. 코메르산트 신문에 따르면 2023년 7월 현재 러시아 산업 시설의 42%가 인력 부족에 직면해 있습니다. 유명 드론 제조업체인 크론슈타트 회사는 동시에 9개 전문분야의 근로자를 구하지 못했습니다. 핵심 인력으로는 테스트 및 운영 엔지니어, 공정 엔지니어, 항공기 조립자, 항공기 전기 장비 설치자가 있었습니다. 이 문제는 이제 더욱 악화될 수도 있습니다. 그러므로 문제는 미래의 마이크로칩 공장에 필요한 인력을 어디서 확보할 것인가입니다.
다음은 연구실에서 얻은 결과를 대량 생산으로 옮기는 문제입니다. 예를 들어, 러시아 과학 아카데미 산하 미세구조물리학 연구소는 오랫동안 EUV 리소그래피에 대한 연구를 매우 성공적으로 수행해 왔습니다. 이는 엑스선을 이용하여 작동하고 10nm 이하의 구조로 된 칩을 제조할 수 있는 현대식 기계입니다. 2019년, 이 연구소의 수석 전문가이자 명예 학자인 니콜라이 살라슈첸코는 러시아가 기존 외국 장비보다 10배 저렴한 평판 인쇄 기계를 개발하고 있으며, 이 기계가 5~6년 안에 완성될 수 있기를 바라고 있다고 말했습니다. 이는 미세한 칩을 만드는 데 매우 기대되는 기계이며, 소규모로 제조할 수 있습니다.
야심찬 계획이었지만 실제로는 5년이 지나도록 리소그래피 기술에 획기적인 진전이 있다는 소식은 전혀 없었습니다. 과학자들이 이러한 프로토타입 장치를 만든다 하더라도, 그들은 여전히 제조 공정을 구축하고 공장을 건설해야 합니다. 이론상, 러시아는 니콘과 ASM 리소그래피가 생산할 수 있는 것보다 더 나은 완벽한 프로토타입 리소그래피 기계를 개발할 수 있겠지만, 대량 생산에는 실패할 것입니다. 이런 일은 소련 시대에는 흔한 일이었으며 오늘날에도 여전히 문제입니다.
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