[애플 쇼크웨이브](32)"中 반도체, 7나노 넘어 2나노도 가능"…저력은 '방패 찌를 창'

TSMC 모리스 창, 최고의 기술 인력 확보에 매진
'핀펫의 아버지', '6인의 기사' 등 최고의 인재 확보
中 SMIC는 TSMC 인력 모아 자립 기반 마련
전문가 "SMIC, 2나노 반도체 만들 것"

편집자주 - [애플 쇼크웨이브]는 애플이 반도체 시장에 뛰어들며 벌어진 격변의 현장을 살펴보는 콘텐츠입니다. 애플이 웬 반도체냐고 생각하실 수 있습니다. 애플은 이제 단순히 스마트폰과 컴퓨터를 만드는 회사가 아닙니다. 고 스티브 잡스 창업자에서부터 시작된 오랜 노력 끝에 애플은 모바일 기기에 사용하는 세계 최고 수준의 반도체를 설계해 냈습니다. PC 시대에 인텔이 있었다면, 애플은 모바일 시대 반도체 생태계 최상위 포식자가 됐습니다. 세계적인 반도체 공급망 위기와 대규모 반도체 생산라인 설비 투자가 이뤄지는 지금, 애플 실리콘이 불러온 반도체 시장의 격변과 전망을 꼼꼼히 살펴 독자 여러분의 혜안을 넓혀 드리겠습니다. 애플 쇼크웨이브는 매주 토요일 독자 여러분을 찾아갑니다. 40회 이상 연재 후에는 책으로 출간합니다.

"중국은 2나노 반도체도 성공할 수 있다."

중국 파운드리 업체 SMIC는 미국의 규제를 정면 돌파해 7나노 공정을 성공시켰다. 이에 대해 한 반도체 업계 관계자의 예상은 충격적이었다. 7나노도 불가능할 것이라고 했는데 2나노라니. 이게 가능할까. 시간이 걸릴 것이라는 전제를 달았지만 가능하다는 분석이다.

그는 중국 정부와 공산당의 반도체 산업 육성을 위한 집착과 막대한 자금 지원, 해외에 산재한 중국계 반도체 인재 스카웃이 중국 반도체 산업 발전의 밑거름이 되고 있다고 진단했다.

중국 반도체의 전진을 예상한 건 그만이 아니었다. TSMC 초기 기술 발전을 주도한 '6인의 기사' 중 노광 분야 전문가인 린번젠 역시 SMIC가 5나노 공정도 성공할 것이라고 예상했다.

극자외선(EUV) 노광기가 없이 생산하는 7나노 이하 최신 공정 칩의 경제성과 성능은 논외다. 중국이기에 가능한 일이다. 모리스 창은 대만에 '반도체 방패'를 안겼지만, 중국에는 방패를 찌를 창을 넘겨주었다. 반도체 인력 이동이 낳은 나비 효과다.

TSMC와 SMIC의 기술 개발은 적극적인 인재 영입이 있었기에 가능했다. TSMC에서 SMIC로 이어지는 인력의 계보는 사실상 모리스 창의 과감한 투자에서 비롯됐다. SMIC는 TSMC 인력을 노골적으로 스카웃했다.

ASML의 EUV 노광기가 없어 막대한 비용이 투입된다는 주장은 의미가 없다. 중국은 지금 저렴하게 반도체를 생산하는 것이 목표가 아니다. 대가를 치르더라도 미국이 막으려던 반도체를 생산할 수 있다는 것을 과시하는 게 중요하다. 핵폭탄 개발에 비용이 문제가 아닌 것과 같다.

반도체 파운드리의 삼두마차 중 하나인 미국 인텔이 EUV를 활용한 첫 7나노 공정 모바일 CPU인 '메테오 레이크'(Meteor Lake)를 지난19일(현지시간) 발표했다. 메테오 레이크는 인텔의 모바일 CPU다. AMD에 밀리던 인텔이 심혈을 기울인 '작품'이다. 메테로 레이크는 오는 12월부터 판매된다. SMIC 7나노 공정에서 생산된 기린9000S를 사용한 화웨이 메이트60프로는 이미 판매 중이다.

비록 많은 희생이 있다고 하지만 SMIC가 인텔에 앞서 7나노 공정 칩을 생산했다는 것은 분명하다.

모리스 창의 인재 욕심‥핀펫의 아버지도 TSMC 행

앞서 애플 쇼크웨이브가 전했듯 모리스 창은 반도체 설계 전문가라고 보기 어렵다. 창은 트랜지스터 시기 반도체 제조 공정 전문가다. 10% 정도던 IBM 납품용 트랜지스터의 수율을 20%까지 끌어올렸던 이다. 당연히 창은 마이크로프로세서 시대의 반도체 설계와 관련한 특허와는 큰 연관이 없다.

대신 창은 '파운드리'라는 새로운 산업의 미래를 예견했고 인력 확보에 혜안을 발휘했다.

한 업계 관계자는 "경영자가 최고의 기술자일 필요는 없지 않은가. 애플의 스티브 잡스나 TSMC의 모리스 창이 최고의 기술자는 아니지만, 경영 능력을 겸비해 최고의 자리에 올랐다"고 설명했다.

창은 인력 확보가 TSMC의 미래라는 것을 직감했다. 그의 주도로 TSMC '6인의 기사'로 불리는 인사들이 속속 TSMC에 합류했다. 장상이, 량멍쑹, 쑨원청, 린번젠, 유진화, 양광레이다. 이 중에서 량멍쑹, 장상이, 양광레이가 SMIC에서도 일했거나 지금도 근무 중이다.

TSMC 6인의 기사들. 왼쪽부터 린번젠(Lin Benjian), 양광레이(Yang Guanglei), 장상이(Jian Shangyi), 쑨원청(Sun Yuancheng), 량멍쑹(Liang Mengsong), 유진화(Yu Zhenhua)

창의 인재 영입의 절정은 이들이 아니다. 첸밍 후(Chenming Hu) 미 캘리포니아대학(UC) 버클리 캠퍼스 교수다. 그에게는 지금도 TSMC 석좌교수라는 직함이 있다.

후 교수는 미 반도체 업계에서 '핀펫(FinFET)의 아버지'로 불린다. 핀펫을 통해 100나노 이하 반도체 등장을 견인한 게 후 교수다. 후 교수가 핀펫 기술을 혼자 개발한 것도 아니다. 그는 일본 기술진들이 시도한 핀펫 기술을 수면위로 끌어올렸다. 핀펫이라는 용어도 후 교수에 의해 만들어졌다.

후 교수는 2016년에는 핀펫 개발의 성과로 버락 오바마 미국 대통령에게서 국립 기술혁신 메달(National Medal of Technology and Innovation)도 받았다. 국립 기술혁신 메달은 과학자, 엔지니어, 발명가가 미국 정부로부터 수여 받는 최고의 명예다.

국제전기전자기술자협회(IEEE)는 2020년에 후 교수에게 명예훈장(medal of honor)를 수여했다. IEEE 명예 훈장은 전기 전자 분야 최고의 인재들이 받아왔다. 반도체 분야에서는 윌리엄 쇼클리, 잭 킬비, 고든 무어, 앤디 그로브, 로버트 노이스, 모리스 창이 받았다. 후 교수는 쟁쟁한 반도체 분야의 선구자들과 어깨를 나란히 했다.

첸밍 후 교수와 버락 오바마 전 미국 대통령. 사진=UC 버클리대학 홈페이지

후 교수는 미국 국방 고등연구계획(DARPA) 자금을 지원받아 1999년 핀펫 프로토타입을 완성했다. 후 교수는 핀펫 관련 특허를 내지 않았다. 후 교수는 특허를 내지 않은 이유를 이렇게 밝혔다.

"우리는 (핀펫에 대한) 특허를 출원하지 않기로 결정했습니다. 우리는 미래에 핀펫이 반도체 구조의 주류가 되기를 원합니다."

후 교수는 핀펫 특허를 내지 않았지만 의외의 결정을 내렸다. 그는 2001년 학교에 3년의 휴직을 요청했다. 후 교수가 향한 곳은 TSMC였다. 최고 기술책임자(CTO)라는 직함이 후 교수에게 부여됐다. 과거 후 교수는 1년의 안식년 동안 학교 인근에 있는 반도체 업체인 내셔널세미컨덕터에서 일하기도 했지만 3년이나 휴직하고 대만으로 향한 것은 의외였다.

당시 TSMC에는 이미 장상이라는 거물이 자리 잡고 있었다. 텍사스인스트루먼트(TI)와 HP 출신인 장상이는 1997년 가족들을 미국에 두고 홀로 대만에 돌아와 TSMC에 입사했다. '파파 장'으로 불리던 그는 연구개발 부사장으로 일하며 TSMC의 기술 개발에 앞장섰다. 장은 TSMC 마이크로패터닝 기술을 맡을 쑨원청과 IBM 출신의 노광기술 전문가 린번젠도 영입했다.

장상이와 후 교수는 국립대만대학교 전기공학과 동창이기도 하다. 미국 실리콘밸리를 떠나 대만에서 재회한 두 사람은 경쟁하기보다는 협력하며 TSMC의 쌍두마차로 부상했다.

후 교수의 초빙은 모리스 창이 주도한 것으로 알려진다. 창은 최고의 인력을 영입하기 위해 각별히 공을 들였다. 삼고초려도 마다하지 않았다고 전해진다. 후 교수가 핀펫을 발표한 1999년에는 UC버클리 TSMC 석좌교수 타이틀도 안겼다.

후 교수는 CTO로 근무하면서 TSMC에 핀펫 기술을 전수했다고 한다. 후 교수가 TSMC에서 일하는 동안 이종호 과학기술정보통신부 장관(당시 원광대 교수)은 후 교수팀이 고안한 핀펫 기술의 문제점을 보완한 벌크 핀펫 특허를 신청했다.

후 교수가 2009년 학부 강의 자료를 모아 발간한 책 '현대 반도체 소자 공학'은 국내 대학에서도 교재로 쓰인다. 이 책 번역자 중 한 명이 이 장관이다. 이 장관은 책의 역자 머리말에서 "후 교수의 전문가다운 설명에서 큰 즐거움을 발견하기 바란다"고 밝히기도 했다.

첸밍 후 교수의 저서 '현대 반도체 소자 공학'. 이종호 과학기술부 장관이 역자로 참여했다.

업계에 따르면 후 교수는 TSMC 근무 시 핀펫 기술의 전수에 전력을 다했다고 한다. TSMC는 핀펫의 아버지에게서 직접 기술을 확보한 것이다. 창이 핀펫 기술의 등장 직후 수년간 자문 역할을 해왔던 후 교수를 아예 영입했다는 것은 핀펫 기술의 중요성을 파악했음을 보여주는 예다. 비록 TSMC는 2011년 인텔에 핀펫을 이용한 공정의 선수를 빼앗겼지만 결국 핀펫 경쟁에서 승리한 것은 TSMC였다.

지금도 젠센 황, 리사 수 등 중국계 인사들이 반도체 업계를 주름잡고 있지만, 초기 미국 반도체 업계에 중국 인사들이 있었고 이들이 후학에게 영향을 미쳤다. 후 교수도 1960년대 대만에서 대학을 다니던 중 방문 교수로 온 프랭크 팡(IBM 왓슨 연구소 연구원)이 "미래에는 반도체에 의해 벽에 걸 수 있는 TV가 등장할 것이다"라고 말한 것을 가슴에 새기고 유학길에 올라 반도체를 연구했다. 그 역시 고향 대만을 위해 기술은 전수했다.

후 교수는 자신의 영웅으로 모리스 창 TSMC 창업자를 꼽는 것을 주저하지 않는다. 창이 반도체 기술 발전에 대한 확실한 후원자였음을 인정한 것 아닐까.

'핀펫 아버지'의 제자 량멍쑹

SMIC 량멍쑹도 후 교수의 제자다. 1984년 량멍쑹의 박사 논문을 지도한 게 후 교수다. 후 교수와 량멍쑹의 이름이 함께 올라간 특허도 여러건이다. UC버클리에서의 두사람의 관계는 TSMC로 이어졌다. 후 교수가 TSMC CTO였던 당시 량멍쑹은 구리를 이용한 130나노 공정을 개발해 세계를 놀라게 했다.

TSMC 6인의 기사 중 한 명인 양광레이는 최근 대만에서 열린 반도체 관련 행사에서 량멍쑹에 대해 “삼성에서 일하든 SMIC에서 일하든 온 마음과 영혼을 바쳐 일에 전념했다”고 말했다. 이러한 집념이 미국의 압박 속에서도 SMIC가 자체적으로 7나노 공정에 성공했을 것임을 미루어 짐작할 수 있다.

양광레이도 TSMC, SMIC를 거쳐 최근 인텔의 자문으로 일하기 시작했다. 그가 이번에는 인텔의 청부사로 TSMC에 칼날을 겨눌지도 지켜볼 일이다.

백종민 기자 cinqange@asiae.co.kr