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[반도체 5强] 인텔 IDM 2.0 완성할 세 가지 전략, ‘순항과 난항 사이’

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헬로티 서재창 기자 |

 

 

지난해 2월, 팻 겔싱어 인텔 신임 CEO의 취임은 반도체 업계에 선언하는 인텔의 새로운 도전을 의미했다. 주요 국가의 반도체 경쟁이 격화됨에 따라, 인텔은 지난 1년 동안 선두를 지키기 위한 기술 개발과 생산 시설 투자에 주력했다. 특히 올해에는 미 정부의 전폭적인 지원을 등에 업고 과감한 행보를 걷는 인텔의 초미세 공정과 파운드리 사업을 주목해볼만 하다. 


IDM 2.0, 인텔의 새로운 도전


‘IDM 2.0’. 팻 겔싱어 인텔 CEO가 취임할 당시 밝힌 인텔의 비즈니스 모델이다. 이를 통해 인텔은 고객에 혁신적인 제품을 제공하겠다는 포부를 밝혔다.

 

당시 인텔은 파운드리 건설 계획도 함께 공개했다. 인텔은 미국 애리조나주에 두 개의 새로운 팹 건설을 위해 약 200억 달러 상당의 투자를 진행할 것이며, 증가하는 전 세계 파운드리 수요를 충족시키겠다고 밝혔다. 이는 IDM 2.0 전략을 뒷받침하는 강력한 동력이 될 것으로 보인다. 

 

무어의 법칙 계승하는 반도체 제조 혁신

 

지난해 인텔은 IDM 2.0 전략을 이루는 세 가지 구성 요소에 따라 계획을 진행했다. 첫 번째는 대규모 제조가 가능한 당사의 글로벌 내부 제조시설 네트워크다. 인텔은 제품 최적화, 경제성 향상 및 공급 복원력을 지원하는 공정 프로세스를 보유하고 있다. 지난해 2월, 팻 겔싱어 CEO는 인텔이 앞으로 대부분의 제품을 내부에서 제조하겠다고 언급하기도 했다. 

 

최근 인텔은 무어의 법칙을 기반에 두고 앞으로 10년 동안 컴퓨팅을 발전 및 가속화하는데 필수적인 핵심 패키징, 트랜지스터, 양자 물리학 분야의 혁신 기술을 공개했다.

 

인텔은 IEEE 국제전자소자학회(IEDM) 2021에서 하이브리드 본딩을 바탕으로 패키징에서 10배 이상의 상호연결 집적도 개선, 30~50% 상당의 트랜지스터 면적 개선, 새로운 전력, 메모리 기술 혁신 및 컴퓨팅과 관련된 물리학의 새로운 개념 등을 차례로 설명했다. 

 

인텔 부품 연구 그룹은 더 많은 트랜지스터를 집적하기 위한 확장 기술, 전력 및 메모리 개선을 위한 실리콘 기능, 컴퓨팅 방식의 변혁을 위한 새로운 물리학 개념 연구 등 세 가지 주요 영역에서 혁신을 추구한다.

 

이에 지난해 7월 인텔은 포베로스 다이렉트를 선보이며 10마이크론 이하 범프 피치를 구현, 3D 적층용 인터커넥트 집적도를 높일 계획이라고 밝혔다.

 

이와 함께 인텔은 다중 트랜지스터 적층 방식을 기반으로 다가오는 포스트 핀펫 시대를 준비하며, 이러한 적층 방식은 평방 밀리미터당 더 많은 트랜지스터를 장착함으로써 무어의 법칙의 지속적인 발전을 위해 최대 30~50%의 로직 스케일링 개선을 목표로 한다고 밝혔다. 

 

이뿐 아니라 소량의 원자 두께의 신물질로 트랜지스터를 만들어 기존 실리콘 채널의 한계를 넘는 방법에 대한 선행 연구도 진행 중인 것으로 알려졌다.

 

이외에도 인텔은 300mm 웨이퍼에 실리콘 기반 CMOS를 접목한 GaN 기반 전원 스위치, 차세대 임베디드 D램 기술에 새로운 강유전체를 사용한 저지연 읽기 및 쓰기 기능 등을 제공한다고 밝혔으며, 세계 최초로 실온 상에서 자기전기스핀궤도(MESO) 논리 소자를 구현하기도 했다. 

 

TSMC, 삼성과의 파운드리 삼각구도

 

IDM 2.0 전략의 두 번째 구성요소는 외부 파운드리 역량 활용을 확대하는 것이다. 지난달 아시아 지역 출장길에 오른 팻 겔싱어 CEO는 말레이시아 반도체 공장 건설 건과 더불어 TSMC 임원과의 회동을 진행했다.

 

팻 겔싱어 CEO는 TSMC의 3나노미터 초미세 공정을 활용해 자사의 차기 중앙처리장치 생산에 대한 진행 여부를 판가름해야 한다. 이를 두고 양사는 외주 생산 비중, 파운드리 가격 등을 안건에 두고 줄다리기할 것으로 보인다. 

 

팻 겔싱어 CEO는 부임 이후 반도체 생산 시설이 아시아에 편중돼 있다는 것을 꾸준히 지적해왔다. 그러나 인텔 역시 당장은 초미세 공정을 진행할 기술을 보유하지 않았기에 파운드리 기업의 도움이 필요한 상황이다. 이에 TSMC와 계약을 맺어 반도체를 위탁생산하고, 당사의 파운드리에서 3나노 공정 이후 초미세 공정으로 향하겠다는 전략을 취하고 있다. 

 

인텔 그리고 삼성전자와 TSMC는 파운드리 경쟁에서 묘한 삼각구도를 이루고 있다. 당분간은 인텔이 차기 시스템 반도체 생산을 위한 선택지가 삼성전자와 TSMC 두 곳뿐이라는 것이다. 인텔이 먼저 손을 내민 곳은 TSMC다. 그 이유가 순수 파운드리 기업인 TSMC와 달리 삼성전자는 IDM 기업이기 때문이다.

 

삼성전자에 맡기기에는 기술 유출이 우려되는 부분이다. 인텔 입장에서는 TSMC와의 협상이 중요해지는데, 그 과정 또한 쉽지 않다. 현재 TSMC의 가장 큰 고객은 애플이다. 애플은 TSMC의 생산 점유율 중 26%를 차지하는 반면, 인텔은 1% 미만인 것으로 알려졌다. 인텔과 TSMC의 거래에서 주요 쟁점 중 하나인 생산 비중에 대한 논의가 이뤄지지 않는다면, 인텔의 머릿속은 복잡해진다. 

 

파운드리 경쟁 뛰어들다

 

마지막 세 번째는 세계적 수준의 파운드리 서비스를 구축하는 것이다. 지난해 2월, 인텔은 IDM 2.0을 발표하며, 사내에 독립적인 파운드리 사업부인 ‘인텔 파운드리 서비스’ 사업부를 신설했다. 이어 인텔은 애리조나주에 건설될 두 개의 팹을 시작으로, 주요 거점에 생산 기반을 마련해 고객을 위한 서비스를 제공하겠다고 밝혔다.

 

이후 인텔은 애리조나 이외의 지역에서도 자본투자에 가속도가 붙을 것으로 예상했으며, 팻 겔싱어 CEO는 미국, 유럽 등 세계 각지에서 인텔의 역량을 확장하는 계획을 연내 발표할 것이라고 공언하기도 했다. 

 

이에 인텔은 지난달 말레이시아에 반도체 공장 건설 계획을 발표했다. 말레이시아 정부는 인텔이 8조4000억 원을 투입해 반도체 패키징 공장을 건설할 것을 밝혔다. 패키징 공장은 페낭과 쿨림 두 도시에 있는 후공정 설비에 이어 추가로 건설되는 사례다. 이 공장은 오는 2024년부터 생산을 시작할 예정이다.

 

앞서 인텔은 유럽에도 약 110조 원을 투입해 반도체 제조 시설을 짓겠다고 발표했다. 팻 겔싱어는 유럽 공장 신설 계획이 확대될 가능성도 있음을 시사했다. 이 같은 행보는 유럽 자동차 업계의 차량용 반도체 생산과도 직결될 것으로 보인다. 



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