TSMC

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TSMC
台灣積體電路製造股份有限公司[병음]
대만적체전로제조고분유한공사

설립일
1987년 2월 21일 (37주년)
국가
[[대만|

대만
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행정구
]]

산업
반도체
사업 분야
반도체 위탁 생산
설립자
장중머우[1]
회장
류더인
CEO
웨이저자
본사
대만 신주시 동구 신주과학단지

규모
대기업
홈페이지
파일:TSMC 로고.svg
기업 정보 [ 펼치기 · 접기 ]
슬로건
誠信正直.承諾.創新.客戶信任
성실성, 헌신, 혁신, 고객 신뢰
사업 지역
전세계
상장여부
상장기업
상장시장
파일:대만 국기.svg 대만증권거래소
파일:미국 국기.svg 뉴욕증권거래소
파일:영국 국기.svg 런던증권거래소
파일:독일 국기.svg 도이체 뵈르제
종목 코드
파일:대만 국기.svg 2330
파일:미국 국기.svg TSM
파일:영국 국기.svg 0LCV
파일:독일 국기.svg TSFA
최대주주
행정원 국가발전기금관리회 (지분율 6.38%)
시가총액
6,606억 달러 (2024년 2월 28일)
매출액
693억 달러 (2023년)
영업이익
295억 달러 (2023년)
순이익
268억 달러 (2023년)
부채총액
666억 달러 (2023년)
자산총액
1,133억 달러 (2023년)
직원 수
65,152명 (2022년)
자회사
30개

1. 개요
2. 역사
3. 특성
3.1. 세계에 미치는 규모와 영향력
3.1.1. 업계
3.1.2. 시가총액
3.1.3. 정치적 영향력
3.2. 고객사와 경쟁하지 않는다
3.3. 로고 중 검은색만 양품이다?
4. 매출 비중
4.1. 공정별
4.2. 고객사별
4.3. 산업별
5. 생산 시설
6. 공정 노드 추이
6.1. 초기
6.2. 0.5 μm (1994년)
6.3. 0.35 μm (1996년)
6.4. 0.25 μm (1998년)
6.5. 0.22 μm (1998년)
6.6. 0.18 μm (1999년)
6.7. 0.15 μm (2000년)
6.8. 0.13 μm (2001년)
6.9. 0.11 μm (2003년)
6.10. 90 nm (2004년)
6.11. 80 nm (2005년)
6.12. 65 nm (2006년)
6.13. 55 nm (2007년)
6.14. 45 nm (2008년)
6.15. 40 nm (2008년)
6.16. 28 nm (2011년)
6.17. 20 nm (2014년)
6.18. 16 nm (2015년)
6.19. 12 nm (2016년)
6.20. 10 nm (2016년)
6.21. 7 nm (2018년)
6.22. 6 nm (2020년)
6.23. 5 nm (2020년)
6.24. 4 nm (2021년)
6.25. 3 nm (2022년)
6.26. 2 nm (2025년)
7. 여담
8. 참고 문서




1. 개요[편집]


TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. / 台積電(Tái Jī Diàn)는 대만 소재의 파운드리 기업이다.

2. 역사[편집]


대만반도체 산업 진흥 프로젝트의 일환으로 1987년 2월 21일에 공기업으로 설립됐다. 구체적인 날짜는 2001년부터 2014년까지 회계 리포트의 회사 프로파일 섹션에 언급되어 있다.

설립 당시에는 대만 행정원 소속의 산업기술연구회에서 전액 출자했다. 다만 직후 소수지분으로 네덜란드필립스가 출자를 했고, 초반에는 후한 기술지원도 해줬다. 1992년 민영화되는 과정에서 정부 지분은 주식시장에 전량 공개 매각됐다고는 하나 지금도 여전히 지분의 6.68%는 대만 행정원 국가발전기금이 보유하고 있다.기사 링크

당시 반도체가 '산업의 쌀'로 불리며 막대한 잠재력을 드러내는 것을 보면서, 전자산업을 중시했던 대만도 반도체 시장 진입의 필요성은 인식하고 있었다. 하지만 대만은 중소기업 중심의 경제 구조라 대규모 설비 투자를 감당할 만한 기업이 변변치 않았고, 이미 마이크로프로세서와 메모리 반도체 시장을 미국, 일본 기업들이 공고하게 장악하고 있는 상황에서 시장 진입 전략도 마땅하지 않았다. 이때 아이디어를 제시한 것이 당시 대만 정부 산하 공업기술연구원 원장이었던 장중머우(張忠謀) 박사였다. 장중머우는 텍사스 인스트루먼트 사에서 25년간 재직하며 반도체 사업부 부사장까지 지낸 인물로, 당시 설계부터 제조까지 도맡아 했던 다른 거대 반도체 기업과 달리 위탁생산에만 전념하는 파운드리 사업이 유망하다는 점을 간파했다. 그리고 대만 정부를 설득해 TSMC를 설립하고 CEO를 맡게 된다.

TSMC는 타 기업으로부터 설계도를 받아 반도체위탁 생산하는 기업이다. 삼성전자SK하이닉스, 인텔 등은 설계 능력을 갖추고 있으므로 IDM(Integrated Device Manufacturer)으로 분류되는 반면에 TSMC는 설계는 하지 않고 팹만 운영하는 순수한 파운드리 업체이다.[2] 따라서 흔히 말하는 '이름없는 회사'였고, 오랫동안 모국인 대만 사람이나 컴퓨터에 특별히 관심이 있는 사람이 아니면 잘 모르는 회사였다.

반면 하드웨어(특히 GPU) 소식을 자주 접하는 이들은 좋든 싫든 알게 되는 이름 중 하나였다. 알 사람들컴덕들은 다 알고 있는 업체. 사실 일반 소비자들이 파운드리 업체의 동향에 관심을 가지는 경우는 시장에 제품이 턱없이 부족하게 풀렸을 때가 태반이라... 여하튼 팹리스로 전환한 AMDCPU도 생산하며 좋은 의미로든 안 좋은 의미로든 더욱 컴덕들의 주목을 받고 있다. 사람들에게 알려진 것은 2009년 상반기에 혜성처럼 등장했다가 혜성처럼 사라진(?) AMD의 라데온 HD 4770이 TSMC의 생산 효율 문제로 보급되지 못한 사건이 일어났을 때이다. 이때 출고가 $140 였던 라데온 HD 4770이 재고 부족으로 20만 원이 넘게 폭등했다. 이때부터 파코즈 등의 커뮤니티들에서는 '이게 다 TSMC 때문이다'라는 말이 유행하기도 했다.

그러다가 2020년대에 들어 반도체가 경제를 넘어 국제정치적 이슈로 부각되면서, 더 많은 이들에게 존재가 알려졌다.

3. 특성[편집]



3.1. 세계에 미치는 규모와 영향력[편집]



3.1.1. 업계[편집]


파운드리 업계 선두 기업으로, 2023년 1분기 기준 점유율은 59%이다. 2위 삼성 파운드리 13%, 3위 글로벌파운드리 7%. 생산규모는 2022년 기준으로 12인치(300mm) 웨이퍼 환산 월간 150만 장 규모이다. 삼성전자는 12인치 웨이퍼 환산 기준 월간 50만 장 규모의 생산 능력을 갖췄다.

2010년대 이후 팹리스 혹은 IDM 업체의 절대다수는 TSMC에 일부 혹은 전부 하청을 맡길 수밖에 없는 구조이다. Apple, Qualcomm, VIA, NVIDIA, AMD, MediaTek 등과 같은 큼직한 기업들이 주요 고객이다. 품질 및 양산 능력이 업계 1위이며 Intel도 주문 물량이 밀려서 자사가 생산량을 감당할 수 없을 경우, 유일하게 파운드리를 주는 데가 바로 TSMC다. 소위 말해서, 갑들이 줄을 서야 하는 초강력 을이라고 할 수 있다. 특히 Apple의 경우 매년 주문하는 Apple Silicon의 물량이 수천만 개로 엄청나기에 언제나 TSMC의 최신 공정을 독차지하는 상황이 반복되고 있는데, 이러한 상황에 불만을 가진 몇몇 기업들이 삼성파운드리로 몰려가기도 했다. 예를 들어 Qualcomm스냅드래곤 835의 초기 물량을 삼성전자에 전량 위탁했는데 이것은 전례가 없던 일이다. 덕분에 경쟁사인 LGLG G6은 스냅드래곤 821을 탑재했다.

2020년 1분기에는 5G 시장이 커지는 것에 힘입어 2배 수익을 올렸다. #

2022년 3분기 매출에서 삼성전자를 추월할 것이라는 보도가 나왔고, # 실제로 분기 매출이 삼성전자보다 약 2조원 앞선 것으로 드러나며 TSMC가 사상 최초로 세계 반도체 제조사 매출 순위 1위로 등극했다.# 이는 대만 기업 최초이자 파운드리 업체 최초이기도 하며, 종합 반도체 상표가 1위 자리를 내준 최초의 사건이기도 하다.

2023년 1분기 기준, TSMC와 삼성 파운드리가 3nm 공정 양산을 앞두면서 인텔보다 앞서 있는 상태이다. 세계 점유율 또한 TSMC가 59%를 차지해 1위를 하며 2위인 삼성 파운드리가 13%를 차지한 것보다 4~5배 더 압도적인 점유율을 보여주고 있다.#


3.1.2. 시가총액[편집]


대만은 물론이고 동아시아 증시에서 시가총액이 가장 높은 기업이다. 2023년 3월 시가총액 전 세계 10위로, 사우디 아람코에 이은 아프로-유라시아 대륙 전체 2위를 기록하고 있다.

과거 기록을 보자면, 2017년 하반기를 기준으로 TSMC는 약 200조 원 전후다.참고로 회사 규모는 2017년 매출 328억 달러, 영업이익 130억 달러, 자산 670억 달러 (자본 522억 달러), 시가총액 1800억 달러, 종업원 4만 7천 명 정도 된다. 한국에서 주로 비교 상대가 되는 삼성전자가 동시기 약 300~350조 원대 전후였다. 파운드리 업계에서는 TSMC가 독보적인 입지를 차지하고 있어 더군다나 삼성은 온갖 제품을 다 생산하며 수직계열화도 완료된 상태라는 것을 고려한다면... 매출은 메모리 및 비메모리 분야를 전부 합쳐 세계 4위권을 넘나들고 있으며 한 때 인텔시가총액을 추월했었지만 2019년 7월 초 기준으로는 원화기준 TSMC는 230조 원가량이며 인텔이 250조 원가량이므로 다시 인텔이 위로 올라왔다.

다만 인텔과 견줄 정도로 거대한 기업이라는 사실은 이견의 여지가 없다. 그리고 2019년 11월 22일 기준으로 시총이 삼성전자를 뛰어넘었다는 여러 기사가 보도됐으나, 이는 삼성전자의 우선주 총액을 고려하지 않은 잘못된 소식이다. 보통주와 우선주를 합하면 아직도 삼성전자의 시가총액이 더 높았다.[3] 기사 링크

그러나 격차를 점점 좁혀가면서 2020년 7월 삼성전자를 추월하는 데에 결국 성공했다. 우선주를 포함한 삼성전자 시가총액이 350조 가량인 데 반해 TSMC는 370조 이상을 기록하고 있다. 이로써 TSMC는 시가총액 기준으로 세계 반도체 회사 1위가 됐다. #

2020년 7월 말, 삼전의 시총이 우선주 포함 350조를 횡보하는 가운데 TSMC의 시총은 400조를 넘나들고 있고, 2020년 10월에는 4,100억 달러로 달러값이 많이 낮아진 걸 감안해도 약 470조 원에 달하는 시가총액을 보여 삼성전자 대비 100조 원 정도 시가총액이 커졌다. 다만 이후 2020년 연말 삼성전자의 우선주 포함 시가총액이 540조를 돌파하며 TSMC를 다시 추월했다.

2021년 1월 삼성전자의 시총은 우선주를 포함 585조 원인 반면 TSMC는 한화로 600조를 돌파, 614조 원에 달하고 있다. 그러나 2021년 2~3월 대만이 수십 년 만에 최악의 가뭄을 기록했는데, 가뭄으로 인해 반도체 제조에 필요한 깨끗한 물 공급을 대만 정부에서 줄이게 됐다. 이에 TSMC는 물 공급 감축 조치가 생산에 영향을 미치지 못한다고 했다. 게다가 일반적으로 금리가 급등하면 채권 대비 주식의 매력도가 떨어져 주가는 하락하는데 미국 10년 만기 국채금리가 급등하면서 주가가 고점 대비 10% 이상 하락했다. 3월 26일 기준 TSMC의 시가총액은 591조 원 가량이다.

다만 웨이퍼 부족 현상이 심화되고 있고, TSMC는 웨이퍼 가격 인상 후에도 이미 애플, AMD 등 최신 공정이 적용된 제품을 기다리는 큰 손들이 줄을 서 있기에 여전히 시장의 우월적 지위를 유지하고 있다.

2021년 5월 삼성전자의 시총은 우선주를 포함 545조 원으로 줄어든 반면 TSMC는 한화로 640조를 돌파해 100조 원 이상 차이가 벌어졌다. 그러나 TSMC의 시가총액이 삼성전자를 추월했다고 매출 등 전체 기업 규모에서도 삼성전자를 압도한 것은 아니라고 할 수 있다.

2020년 삼성전자 매출 236조, 영업이익 36조 원, 반도체 부문 매출 73조, 영업이익 20조 원인 데 반해 TSMC의 2020년 매출은 약 53조 원, 영업이익 22.4조 원으로, 종합가전회사인 삼성전자와 비교해서 시총이 앞선다고 완전히 압도했다고 보긴 어렵다. 매출과 영업이익 등 현재의 실적은 시가총액 등 기업가치와 큰 상관성은 있지만 언제나 일치하지는 않는다는 것도 알 필요가 있다. 미국의 대표적인 비메모리 반도체 기업 인텔은 2020년 매출 86조에 영업이익 26조로 TSMC와 삼성전자 반도체 부분의 실적을 모두 압도하지만 시가총액은 250조 수준으로 두 기업에 비해 크게 떨어지는 모습을 보여준다. 삼성전자는 메모리>휴대폰>비메모리 순으로 기업가치를 평가받는 기업인지라 파운드리 하나만의 사업 분야를 가진 TSMC와 실적을 두고 1:1로 기업 밸류를 매길 형편이 아니기도 하고 말이다.

다만, 반도체 분야에서도 그간 삼성전자가 압도해왔던 것이 2020년을 기점으로 영업이익에서 역전됐다. 2021년 9월 기준으로 TSMC는 세계 8위를 기록하고 7위인 테슬라를 크게 위협하고 있다. 비교 대상인 삼성전자는 15위권 안에 들지 못했다

특히, 성장률 역시 삼성전자와 큰 차이가 나는데 지난 5년 동안 TSMC는 매출 성장률 80%, 삼성전자는 매출 성장률 18%에 불과했고, 10년으로 보면 TSMC는 258%, 삼성전자는 53%로 기업 가치 측정에 가장 중요한 요소 중 하나인 성장률에서 큰 차이를 보여주었다.

그러나 2022년 1월 17일자 시가총액과 비교했을 때, 4월 27일 시가총액과 비교해서 한국 돈으로 150조 원이 증발했다.

2022년 8월 기준, TSMC는 시가총액 4462억달러(583조 1,834억 원)로 전 세계 11위 초기업에 올라 있다. 같은 기간 삼성전자의 시가총액은 3147억 달러(411조 3,129억 원)로 전 세계 24위에 그친다. #


3.1.3. 정치적 영향력[편집]


1970년대 이후 중국 본토의 국제적 지위가 강화된 반면, 세계 거의 모든 국가들과 단교하며 국제사회의 고아로 전락했던 대만이 오늘날 세계 경제, 더 나아가 외교적으로 중요성을 다시 인정받게 된 배경에서도 TSMC가 지대한 기여를 하고 있다. TSMC는 여러 측면에서 대만의 가장 중요한 밥줄이라는 뜻이며 한국으로 치면 가히 삼성과 비슷한 포지션이다. 특히 반도체 부문이 미중 무역 전쟁에서 가장 치열한 전선으로 부각되면서, TSMC의 가치는 더욱 주목받는 추세다. 당연히 대만 내에서의 위상은 현재 한국의 삼성, LG 이상이다. 이름만 들어도 알만한 비메모리 반도체 회사의 칩에 'Taiwan'이 찍혀 있다면, 사실상 모두 TSMC가 만든 분량이라고 해도 무방할 정도. 그래서 대만에서는 '나라를 지키는 신령스러운 산'이라는 의미의 호국신산(護國神山)이라고 까지 불린다.#

2020년대 코로나19를 비롯해 자동차에 들어가는 등 필수품이 되어 불어닥친 전세계의 반도체 공급 차질로 인해 TSMC의 영향력이 더욱 커지고 있다. 현대의 모든 전자제품에는 반도체가 들어가며, 그 수요는 갈수록 늘어가는 추세이다. 더욱이 미국은 중국을 견제하기 위해 반도체 규제 동맹을 만들기도 했다.

이 때문에 다른 나라들이 대만 외교관계를 설정할 때 TSMC를 빼놓고 이야기할 수 없으며, 우크라이나 전쟁 이후로 중국의 대만 침공 우려도 커지는 가운데 여러 나라들은 '대만을 침공하는 것보다 TSMC 반도체 공급 차질이 생기는 게 더 큰 문제'라고 걱정할 정도이다. 2022년 10월 대만 언론들은 미국 내에서 떠오르는 중국의 대만 침공 대처방안 중 하나로 대만이 침공받는 즉시 미국이 TSMC 공장들을 파괴하고 기술자들을 미국으로 대피시키는 안이 부상하고 있다고 보도했다.#

2021년에는 일본 정부의 오랜 러브콜 끝에 무려 5천억 엔 (4~5조원 상당)이라는 거액의 보조금을 무조건으로 구마모토현에 공장을 건설하기로 합의, 소니덴소 등 일본 고객사들의 수주물량을 생산하는 28nm 공정라인이 2022년부터 착공에 들어갔고 일본도 TSMC 해외공장 설치를 중요시 여기기 때문에 교대근무를 통해 24시간 건축을 한 덕에 2024년 가동 예정이다. 당연히 현에 엄청난 이익을 가져다주니까 구마모토현에서는 공항철도의 노선 등 각종 현내 인프라 정비계획까지 TSMC 측의 편의에 맞추는 등 엄청난 성의를 보이고 있다고 한다.# 더욱이 일본 정부는 TSMC를 유치해서 취업한 일본인들을 일부 빼오는 것을 통해 기술을 흡수해 자국 반도체 산업을 부활시키기 위해 통과시킨 법안의 1호 수혜자가 됐기 때문에 향후 TSMC가 일본에서 가지게 되는 영향력은 상당할 전망이다.

2023년에도 여전히 반도체의 중요성이 높아지고 있고 미국은 중국과 패권 다툼을 겨루고 있어 TSMC를 최중요 기업으로 보는 중이다. 그래서 미국이 대만 무력통일을 저지하겠다며 공공연히 떠드는 이유도 TSMC가 중국에 넘어가면 반도체 패권에서 미국이 중국에게 밀리게 되기 때문이다. 조 바이든 행정부는 반도체 패권을 쥐는 것과 동시에 중국의 반도체를 규제하기 위한 칩스법을 시행했다. TSMC의 안정적인 공급을 확보하기 위해 TSMC를 압박하여 애리조나에 2개의 파운드리 공장을 유치하는 데는 성공했다.

3.2. 고객사와 경쟁하지 않는다[편집]


'초격차' 삼성도 힘겨운 TSMC, 파운드리 세계 1위의 힘

TSMC의 모토. 절대로 자체개발을 하지 않고, 오직 파운드리로서만 회사를 운영하겠다는 뜻이다. 이게 왜 중요하냐면, 고객사와 경쟁하지 않는다는 위치 덕분에 TSMC가 많은 면에서 경쟁사들보다 우위를 점하게 됐기 때문이다. 자체개발을 하고 있는 회사들이 운영하는 팹에 외주를 맡기기에는 기술유출 등이 걱정되지 않을 수 없다. 실제로 삼성전자는 한 때 Apple Silicon을 100% 위탁 생산했으나 Apple은 삼성이 자신들의 칩 발주 일정에 맞춰서 갤럭시 S 시리즈 등의 신제품을 준비한다는 의심을 항상 거두지 않았고, 결국 2015년 A9X 부터는 TSMC로 위탁생산사를 완전히 변경하면서 삼성전자 수주가 0%로 없어지게 됐다. 타사의 외주를 받으면서도 자사 브랜드를 유지하는 삼성이 TSMC에 비해 약점인 부분.

실제로도 제조업의 역사를 들여다보면, 앞선 기업을 따라잡는 위협적인 후발주자는 맨땅에서 솟아나는 게 아니라 앞선 기업들의 외주를 하며 역량을 키우는 경우가 대부분이다. 이는 자체개발을 겸업하는 종합 반도체 회사인 삼성전자나, 반도체 굴기 등으로 자체개발 기술력 확보에 사활을 걸고 있는 중국의 팹들이 TSMC에 비해 불리한 요소다. 천문학적인 금액을 투자하며 TSMC를 추격하는 외주팹들은 결국 뒤로는 자체개발을 할 마음이 있거나, 없다고 말은 해도 그 말을 신뢰하기 힘들어서 고객(수요자) 입장에서는 이들이 언제 경쟁사가 되어 돌아올지 모르지만, TSMC는 처음부터 고객과 경쟁하지 않는다고 못을 박고 수 십 년간 자체개발을 시도조차도 하지 않아 고객 입장에서 경쟁사가 되어 돌아오지 않을 거라는 신뢰를 확고히 다져 놓았다. 그래서 TSMC에는 설계도든 뭐든 넘겨도 기술유출에 대한 걱정이 상대적으로 덜하기에 많은 기업들이 TSMC에 발주하는 것을 선호하게 된다.

TSMC를 포함한 파운드리 업체들은 그들이 못하는 것이든 안 하는 것이든, 자체개발을 하지 않는 것이 경영 전략이기 때문에[4] 단순 하청이라 할지라도 기술력 비교에 있어서 크게 의미는 없다. 여기에 그 '원청'들의 대표격인 Intel이나 삼성전자 등이 파운드리 사업에 진출하고 있다.

또한 TSMC를 '하청'이라고 단순하게 재단하는 주장에서 한 가지 간과하고 있는 부분이 대만은 2022년 기준 미국 다음으로 세계 팹리스 시장 점유율이 높은 나라이다. 사실상 미국과 팹리스 시장을 양분하는 국가로, 2022년 Qualcomm을 제치고 세계 모바일 AP 점유율 1위를 기록한 MediaTek이나 거대 디스플레이 IC 설계사 노바텍 등 세계적인 '원청' 업체들도 존재한다.


3.3. 로고 중 검은색만 양품이다?[편집]


NVIDIA의 케플러 시절에는 검은색이 '쓸 수 있는' 칩 수준이라는 낭설도 있었다. TSMC가 NVIDIA 쪽 생산에 문제 일으키던 시절에는 양품이 하도 적게 나와서 전압을 살짝 올려서 수율을 맞추었다는 이야기가 나왔었다.

그러한 수율 문제에서 TSMC가 자주 거론되는 이유는 인텔, 삼성전자, GlobalFoundries 등등 을 가지고 있는 다른 파운드리 기업들도 많지만 모두 후발주자이기 때문이다. 인텔은 2021년 팻 갤싱어 CEO 취임 이후로 인텔 파운드리 서비스를 설립하여 위탁 생산에 발을 디딘지 얼마 안 된 상태이다. 2005년부터 시작한 삼성전자도 TSMC를 추격하여 2023년 기준 3나노 양산은 가능하지만 TSMC에 비하면 신규주자에 가까운 데다가 빅칩을 찍어낸 경험이 적다. 비메모리 반도체를 위탁생산한 거라곤 자사 제품인 엑시노스퀄컴 스냅드래곤 시리즈 찍은 것이 전부라고 봐도 된다. 글로벌파운드리 또한 미세공정 기술을 삼성에서 받아 쓰는 데다가 아직 미세공정에서는 2009년 이후 지금은 각개더라도 AMD를 제외한 다른 기업들에게 오픈하고 있지 않다. 그렇듯 경쟁사들이 TSMC보다 양산 능력 및 수율이 더 낮기 때문에 결국 NVIDIA, AMD, 애플 등등 빅테크 팹리스 대부분이 TSMC의 주고객인데 특정 제품에서 수율 문제가 나오면 팹리스의 설계 문제 대신에 수율에 민감한 파운드리 기업 TSMC가 주로 욕 먹는다.

2020년대 들어서 파운드리의 영향력이 커지기 전까진 한국 내에서는 '양품'이라 하는 개념을 제품의 실질적인 품질이 아닌 '오버클럭이 잘 되는 제품'을 의미하는 것으로 받아들였다. 반도체 업계에서 해외 영업을 담당하게 되는 사람이 굉장히 주의해야 하는데 정식 비즈니스나 엔지니어링에서는 수율 개념을 제품 자체의 품질이나 불량 여부를 의미하는 것으로만 사용할 뿐 오버클럭과 관련된 것은 전혀 개입시키지 않으며, 오버클럭 쪽 표현은 오버클럭 마진(Margin)/헤드룸(Headroom)과 같이 공학적으로 올바른 용어로 따로 구별한다. 만일 TSMC에서 생산한 특정 주차의 제품이 오버클럭이 안 된다고 TSMC의 수율이 낮다는 식으로 해외 미팅 관계자 앞에서 발언한다면 굉장한 낭패를 보게 될 것이다. 따라서, 정확한 의미의 '수율'이란 웨이퍼당 양품 생산의 비율이지 오버클럭 같이 '헤드룸-여유공간,여력'과는 엄연히 다른 말이다. 2023년 기준 현재는 언론에서 파운드리 수율 개념을 자주 다루게 되어 국내 소비자들도 수율 개념을 오버클럭보다는 업계 개념으로 이해하고 있다.

반도체 산업에서 양품의 기준은, '특정 속도에서 특정 성능이 특정 온도를 만족하며 나오는가?' 이다. 예를 들어 CPU에서 2.6GHz에서 벤치마크 기준 2000점을 충족하며 발열은 35도를 만족하는 걸 양품으로 볼 경우, 2.6Ghz을 초과해야 해당 성능이 나오거나 발열이 심한 제품들은 전부 불량이다. 이러한 생산공정상의 이유로 발생하는 미세한 성능차를 커버하기 위해 성능별로 세그먼테이션을 해서 가격차를 두거나, 아니면 아예 양품 최소 기준에 맞춰서 그 기준만큼만 작동하도록 성능 제한을 거는 것이고, 이렇게 성능이 제한된 칩의 제한을 풀어주는 것이 바로 오버클럭이다. 그렇기 때문에 통상적으로 최소 성능기준을 충족하지만 딱 그 성능만큼을 충족하는 칩들에 대해서 오버클럭이 되느냐 안 되느냐로 불량을 말하는 것부터 틀렸다. 그 칩들은 애초에 기준을 만족하여 양품으로 출고됐고, 그 성능조차도 내지 못하거나 아예 작동하지 못하는 불량품은 진작에 폐기해버렸기 때문이다. 이런 상황이 발생하는 이유는 반도체 회사들은 칩을 낱개로 구매하는 것이 아니라 웨이퍼 단위로 통째로 구매하기 때문이다.


4. 매출 비중[편집]



4.1. 공정별[편집]


순위
공정
점유율
비고
1
5nm
35%

2
7nm
17%

3
3nm
15%
[5]
4
16nm
8%

5
28nm
7%
[6]
6
65nm
5%

7
40/45nm
4%

7
0.15/0.18um
4%

9
0.11/0.13um
3%

10
90nm
1%

10
0.25um 이상
1%

2023년 4분기 기준#


4.2. 고객사별[편집]


순위
기업
매출(USD)
점유율
1
Apple
174억 5,400만
23.0%
2
퀄컴
67억 5,400만
8.9%
3
AMD
57억 6,700만
7.6%
4
브로드컴
50억 900만
6.6%
5
엔비디아
47억 8,100만
6.3%
6
미디어텍
42억 5,000만
5.6%
7
인텔
38억 7,000만
5.1%
8
마벨 테크놀로지
18억 2,100만
2.4%
9
NXP반도체
11억 3,800만
1.5%
10
UNISOC
9억 2,600만
1.2%
11
옴니비전
9억 1,100만
1.2%
12
소니
8억 3,500만
1.1%
13
아마존
7억 2,100만
1.1%
14
ST마이크로
6억 6,500만
0.9%
15
시러스 로직
5억 7,600만
0.8%
16
인피니언
5억 7,000만
0.8%
17
TI
5억 3,000만
0.7%
18
시냅틱스
5억 100만
0.7%
19
온세미컨덕터
4억 5,000만
0.6%
20
ADI
4억 1,700만
0.6%
21
모빌아이
3억 9,500만
0.5%
22
구글
3억 7,900만
0.5%
23
리얼텍
3억 5,600만
0.5%
24
실리콘 모션
3억 3,800만
0.4%
25
르네사스
3억 1,900만
0.4%
2022년 연결 기준[7]


4.3. 산업별[편집]


순위
산업
점유율
1
HPC
43%
2
Smartphone
43%
3
IoT
5%
4
Automotive
5%
5
DCE
2%
6
기타
2%
2023년 4분기 기준


5. 생산 시설[편집]



파일:external/www.siliconsemiconductor.net/image-75888-2012-09-04.jpg

GIGAFAB™ [8]
2023년 기준이며 백엔드 공장 4곳을 제외한 수치.
  • 6인치 웨이퍼 (1곳)
    • 신주 Fab 2 (0.45um / 6인치 / 월 9.5만 장)
  • 8인치 웨이퍼 (6곳)
    • 신주 Fab 3 (0.13~0.15um / 8인치 / 월 10만 장)
    • 신주 Fab 5 (0.18~0.35um / 8인치 / 월 5.5만 장)
    • 타이난시 Fab 6 (0.13~0.18um / 8인치 / 월 18만 장)
    • 신주 Fab 8 (0.13~0.18um / 8인치 / 월 9.5만 장)
    • 상하이시 Fab 10 (0.13~0.35um / 8인치 / 월 12만 장)
    • 워싱턴 Fab 11 (0.13~0.35um / 8인치 / 월 3.5만 장)
  • 12인치 웨이퍼 (5곳)
    • 신주 Fab 12 (7~90nm / 12인치 / 월 22만 장)
    • 타이난시 Fab 14 (90~120nm / 12인치 / 월 28만 장)
    • 타이중 Fab 15 (7~40nm / 12인치 / 월 31만 장)
    • 난징시 Fab 16 (16~28nm / 12인치 / 월 6만 장)
    • 타이난시 Fab 18 (3~5nm / 12인치 / 월 32만 장)
  • 건설 중인 공장 (5곳)
    • 신주 Fab 20 (~2026 / 2nm / 12인치)
    • 애리조나 Fab 21-1 (~2025 / 4~5nm / 12인치 / 월 2만 장)[9]
    • 애리조나 Fab 21-2 (~2026 / 3nm / 12인치 / 월 3만 장)[10]
    • 가오슝시 Fab 22 (~2025 / 5~7nm / 12인치)[11]
    • 구마모토 Fab 23 (~2024 / 12~28nm / 12인치 / 월 5.5만 장)[12]
    • 드레스덴 (~2027 / 12인치 / 월 4만 장)[13]


6. 공정 노드 추이[편집]



6.1. 초기[편집]


초창기에는 3 μm 개발부터 시작해서 1988년 1.5 μm, 1989년 1.2 μm, 1990년 1 μm, 1992년 0.8 μm, 1993년 0.6 μm 공정으로 미세화를 거쳐가면서 역량을 쌓는 시기였다.


6.2. 0.5 μm (1994년)[편집]



TSMC와 3dfx Interactive의 인연이 시작된 공정 노드.


6.3. 0.35 μm (1996년)[편집]



이때부터 TSMC와 NVIDIA의 인연이 시작된 공정 노드. 그동안 NVIDIA는 STMicroelectronics에 위탁 생산을 맡겼다가 RIVA TNT부터 TSMC로 갈아탔다. 공정의 한계인지 NVIDIA가 원하는 프로세서 클럭만큼 달성하지 못 해서 목표치보다 언더클럭된 상태로 (110 → 90 MHz) 출고할 수밖에 없었다.


6.4. 0.25 μm (1998년)[편집]


  • ATI Rage 128 시리즈 (1998~1999년)
  • 3dfx Interactive Voodoo 3 시리즈 (1999년)
  • NVIDIA RIVA TNT2 시리즈 (1999년)
  • ATI Rage Fury MAXX (2000년)
  • 3dfx Interactive Voodoo 5 5500, Voodoo 4 4500 (2000년)

이번에는 TSMC와 ATI의 인연이 시작된 공정 노드. ATI가 기존에 UMC나 STMicroelectronics에 위탁 생산을 맡겼는데 Rage 128부터 TSMC로 옮겼다.


6.5. 0.22 μm (1998년)[편집]



0.25 μm 공정의 하프 노드.


6.6. 0.18 μm (1999년)[편집]



TSMC를 메이저 파운드리로 거듭나게 만들어준 일등 공신. 공식 홈페이지에서 공정 노드 소개할 때 0.18 μm부터 강조된 이유이기도 하다.


6.7. 0.15 μm (2000년)[편집]


  • NVIDIA GeForce 3 시리즈 (2001년)
  • ATI Radeon 8500 (2001년)
  • NVIDIA GeForce 4 시리즈 (2002년)
  • ATI Radeon 9700 시리즈, 9500 시리즈 (2002년)
  • ATI Radeon 9800 시리즈 (2003년)

0.18 μm 공정의 하프 노드.


6.8. 0.13 μm (2001년)[편집]


  • NVIDIA GeForce FX 시리즈 대부분 (2003년)
  • ATI Radeon 9600 시리즈 (2003년)
  • ATI Radeon X800 시리즈, X600 시리즈 (2004년)

승승장구하던 TSMC한테 잠시 주춤했던 공정. NVIDIA의 지포스 FX 시리즈에 사용될 GPU 제조로 수주 받았는데, 하필 덜 성숙된 상태에서 생산을 주문받은데다 지포스 FX 시리즈에 채택된 CineFX GPU 마이크로아키텍처가 워낙 비효율적인 혼종 구조로 총체적 난국을 보여줬기 때문에, TSMC한테도 본의 아니게 이미지에 타격을 받았다. 이 여파로 NVIDIA는 FX 시리즈 중에 가장 나중에 투입된 FX 5700 시리즈부터 다음 세대인 지포스 6800 시리즈 일부 라인까지 잠시 IBM 0.13 μm 공정으로 바꾸게 됐다.


6.9. 0.11 μm (2003년)[편집]


  • NVIDIA GeForce 6 시리즈 대부분 (2004~2005년)
  • ATI Radeon X700 시리즈, X300 시리즈 (2004~2005년)
  • NVIDIA GeForce 7800 시리즈 (2005년)

0.13 μm 공정의 하프 노드.


6.10. 90 nm (2004년)[편집]


  • ATI Radeon X1800 시리즈, X1600 시리즈, X1300 시리즈 (2005년)
  • ATI Radeon X1900 시리즈, X1950 XT (2006년)
  • NVIDIA GeForce 7 시리즈 대부분 (2006년)
  • NVIDIA GeForce 8800 시리즈 일부 (2006~2007년)


6.11. 80 nm (2005년)[편집]


  • ATI Radeon X1650 시리즈, X1950 Pro (2006년)
  • NVIDIA GeForce 7600 GT AGP (2007년)
  • NVIDIA GeForce 8600 시리즈, 8500 GT, 8400 GS 초기형 (2007년)
  • AMD ATI Radeon HD 2900 시리즈 (2007년)

90 nm 공정의 하프 노드.


6.12. 65 nm (2006년)[편집]




6.13. 55 nm (2007년)[편집]


  • AMD ATI RADEON HD 3000 시리즈 (2007~2008년)
  • AMD ATI RADEON HD 4000 시리즈 대부분 (2008~2009년)
  • NVIDIA GeForce 9 시리즈 일부, GeForce 200 시리즈 일부 (2008~2009년)

65 nm 공정의 하프 노드.


6.14. 45 nm (2008년)[편집]


  • 퀄컴 스냅드래곤 S2 시리즈 MSM8255 SoC (2010년)
  • 퀄컴 스냅드래곤 S3 시리즈 MSM8260 SoC (2011년)


6.15. 40 nm (2008년)[편집]


  • AMD ATI RADEON HD 4770 (2009년)
  • AMD ATI RADEON HD 5000 시리즈 (2009~2010년)
  • NVIDIA GeForce 200 시리즈 일부 (2009년)
  • NVIDIA GeForce 400 시리즈, GeForce 500 시리즈 (2010년)
  • AMD RADEON HD 6000 시리즈 (2010~2011년)

45 nm 공정의 하프 노드이자, TSMC의 두 번째 시련이 닥친 공정 노드로 발주처인 AMD와 NVIDIA 둘 다 수율 문제를 겪고 말았다. 특히 NVIDIA의 지포스 GTX 480에 탑재된 GF100은 누설 전류까지 의심할 정도. 그동안 일부 컴덕들만 GPU의 제조 공정이랑 생산 업체가 어디인지 아는 정도였는데, 이 시기에 들어서야 '이게 다 TSMC 때문이다'라는 말장난을 통해 조립 컴퓨터 초보자들까지도 널리 알려지기 시작했다.


6.16. 28 nm (2011년)[편집]


  • AMD RADEON HD 7000 시리즈 (2012~2013년)
  • NVIDIA GeForce 600 시리즈 일부 (2012~2013년)
  • 퀄컴 스냅드래곤 S4 Plus 시리즈 MSM8960 SoC, S4 Pro 시리즈 APQ8064 SoC (2012년)
  • NVIDIA GeForce 700 시리즈 (2013~2014년)
  • 텍사스 인스트루먼트 OMAP 5 시리즈 (2013년)
  • 퀄컴 스냅드래곤 600 APQ8064T (2013년)
  • 퀄컴 스냅드래곤 800 MSM8974 (2013년)
  • AMD RADEON Rx 200 시리즈 (2013년)
  • 퀄컴 스냅드래곤 801 MSM8974AC, 805 APQ8084 (2014년)
  • NVIDIA GeForce 900 시리즈 (2014~2015년)
  • AMD RADEON Rx 300 시리즈, R9 FURY 시리즈 (2015년)

AMD와 NVIDIA의 GPU들이 또 다시 공정 문제로 출시가 늦어진 바 있었던 공정. 원래는 TSMC가 32 nm 공정을 건너뛰고 하프 노드인 28 nm를 2011년 하반기 출시 예정이었으나 늘상 그랬듯이 지연됐고, 결국 실질적인 첫 28nm 제품은 2012년이 돼서야 시중에 풀리기 시작. HD7970이 2011년 12월 런칭했으나 사실상 페이퍼 런칭이었고, 실물은 다음 해 1월쯤부터 유통되기 시작했다. 그러나 생산을 시작하고도 수율이 매우 좋지 않아 물량 수급이 원활하지 못했고, AMD와 엔비디아 양 사가 제시했던 공시가인 549$ 499$은 그야말로 숫자에 지나지 않을 만큼 무의미해졌다.

저 공정 문제에 대해 조금 더 보충 설명을 하자면, TSMC는 안정적인 제품을 뽑아낼 수 있는 30nm Half-Bridge 공정을 뛰어넘고 바로 28nm 공정으로 들어갔다. 과거 기록에 따르면, TSMC가 55nm에서 바로 40nm로 점프할 때에도 동일한 증세(불량률이 일시적으로 증가하는 현상)가 나타났는데 이 증세가 또 다시 번진 것이다. 이것으로 가장 큰 피해를 본 것이 GTX 400시리즈. 안 그래도 설계상으로 말이 많았는데 이 문제까지 겹쳐 누설 전류가 미친듯이 증가했고, 결국 GTX 480은 역대 최악의 발열킹으로 이름을 날리게 됐다

그리고 그 이후에 20nm 공정도입도 늦어지더니 그냥 건너 뛰고 각각 16nm, 14nm 공정으로 넘어간다고 선언했을 정도이다. 다만 모바일에 한해서 20나노 공정은 다행히 안착이 가능했다.

그런데 이러한 증세가 TSMC에서만 일어나는 특별한 것으로 착각하는 사람들이 더러 있다. 하지만 원래 반도체 공정 돌입 초기에서는 그러한 증세가 늘 일어나는 일이며, 완전한 공정이 꾸려지지 않았다는 것을 뻔히 알면서도 경쟁적으로 주문 넣은 NVIDIA와 AMD가 너무 조급했다고 볼 수도 있는 것이다. 현재 NVIDIA와 AMD의 공정 세밀화는 기술적으로 요구되는 것이라기 보다는 단순한 브랜드 경쟁이라는 관측이 크다. 실제로 이들 기업에서 생산하고자 하는 반도체는 굳이 28nm 공정으로 만들지 않아도 이전 공정으로도 충분히 생산을 할 수 있는 것들이다. 쉽게 이야기해서 누가 먼저 신공정으로 칩을 뽑아내나 경쟁하다가 TSMC에게 돈 갖다 바치고 라인 시운전을 하게 해준 격이다. 여기에 대한 반론으로는 GPU 같은 칩의 특성상 무작정 때려박는 것이 성능 향상에 있어선 제일 효율적인 방법이기 때문에 신공정일수록 압도적으로 유리하다는 사실이 있긴 하다. 그러니까 그저 단순한 브랜드 경쟁이 아니라, 목표하고자 하는 성능을 내기 위해서는 어쩔 수 없이 감행해야 하는 셈. 같은 성능만큼 때려박더라도 신공정으로 만든 칩의 물리적인 크기, 그에 따른 발열과 전력소모량이 압도적으로 좋기 때문이다.

다만, 반도체 생산 설비를 직접 갖추지 않고 주문만 넣는 팹리스(Fabless) 입장에서는 TSMC의 이러한 행보에 분통이 터질 수밖에 없다. 만일 TSMC의 지위가 지금과 달리 다른 업체와 경쟁적인 상태에 놓여 있었다면 NVIDIA건 AMD건 무리한 주문을 하려고 할 때 완곡히 거절했을 것이다[14]. 하지만 TSMC는 사실상 과점적 파운드리 업체이기 때문에 그냥 무작정 OK를 때렸을 가능성이 높다.

참고로, TSMC의 생산효율 문제로 여러 제품의 공급이 차질을 빚을 때 국내 하드웨어 커뮤니티들에서 등장하는 단골 떡밥으로 삼성에게 파운드리를 맡기자하는 것이 있다. 그런데 이러한 것은 반도체 생산에 대한 지식이 일천하다는 것을 스스로 인정하는 것에 불과하다. 삼성과 TSMC가 가진 기술의 범주가 다르기 때문에 두 회사의 기술력 수준을 비교하는 것이 올바르지 않다. TSMC의 주된 수익은 구세대 공정, 즉 안정화된 공정에서 나온다. 따라서 힘들여서 공정 미세화를 서두를 필요가 없으며, 이는 모바일 시장에 뛰어들어서 공정 미세화가 제품의 품질과 직결되어 있는 삼성전자와는 정반대의 상황. 크기가 작은 모바일 제품군에 비해 CPU나 그래픽 카드는 크기가 큰 빅칩이다.

파운드리라는 것은 기술 확보보다는 경험 축적에 의한 기술 안정화가 필수적이다. 파운드리 서비스를 TSMC처럼 극대규모로, 그리고 장기간 해 본 경험이 없는 삼성전자로서는 아무리 반도체 연구ㆍ개발 기술이 뛰어나다 하더라도 오늘날 TSMC가 담당하고 있는 파운드리 서비싱은 감당하기 어렵다.심지어 공정도 전성비 특화라 클럭도.. 삼성전자의 엑시노스 제품들은 보통 면적이 100mm^2 남짓이지만 그래픽카드의 최고급 빅칩들은 600mm^2까지 차지한다. 100mm^2의 칩셋보다 600mm^2의 칩셋을 오류 없이 생산하기가 더 어려운건 명백하다. 엑시노스 생산하기도 바쁜 와중에 생산하기 더욱 어려운 그래픽카드는 어불성설이다. 이와 같은 이유 때문에 삼성전자는 여지껏 그래픽카드의 생산을 맡지 않았다. 하지만 삼성전자로부터 공정을 이식받은 GF에서 AMD 신제품의 생산을 맡아 17년 3월에 성공적으로 출시하는 등 갈수록 공정 안정화와 기술 축적이 이루어지고 있고, GPU 파운드리로 삼성전자의 공정을 테스트해보고 있다는 기사가 나오고 있다. 후술하겠지만 2020년 드디어 엔비디아 3000번대 그래픽카드 전량이 삼성파운드리 8나노 공정으로 양산된다.

일각에서는 TSMC가 공격적으로 라인을 증설하고 기술 개발에 나서야 한다고 이야기하지만 일단 파운드리 서비스가 생각보다 그렇게 남는 장사가 아니기 때문에 공격적으로 투자했다가 망하면 으앙 죽음 꼴 나기 십상이다. 그래서 TSMC에서는 팹리스 기업들에 피해를 떠넘기면서까지 보수적인 라인 증설과 기술 개발을 하고 있는 것이다. 라인 증설이 말이 증설이지, 그렇게 쉬운 일이 아니다. 막대한 자금이 들어가는 것은 물론이고, 일반적인 기계의 생산 라인과들 달리 설계한 대로 뚝딱 만들어지는 것도 아니고 지금과 같은 45nm 이하의 초정밀 공정에서는 반도체 공학뿐만 아니라 양자 역학, 열역학 등과 같은 기초 과학에 속하는 기술까지 총 동원해야 한다.

TSMC가 미적거리는 또 다른 이유로는 TSMC의 파운드리 시장 내에서의 입지를 꼽을 수 있다. TSMC가 싫다고 다른 회사를 찾아가봤자 돌고돌아서 올 수 있는 곳은 TSMC밖에 없다. 사실상 TSMC는 파운드리 시장 내에서 과점 기업이며 좀 오버하자면 독점 기업이라고 해도 과언이 아니다. 이러한 상황에서는 잘 못해줘도 어차피 우리 고객이 성립하기 때문에 고객의 주문보다는 자신들의 이득을 더 생각할 수밖에 없는 것이다.

어찌됐건 현재의 TSMC 28nm공정은 상당히 안정된 것으로 보이며, 최근에는 2016년 1/4까지의 주문이 완료된 것으로 보인다. TSMC에서 생산하는 반도체에는 컴퓨터와 스마트 폰에 쓰이는 것에서부터 시작해서 가정용 전자제품에 들어가는 MPU, 자동차에 들어가는 EPU 등 미처 생각지도 못한 온갖 것들이 포함된다.

밑에 언급된 Apple의 칩셋 발주 문제도 TSMC 회장이 퀄컴과의 관계를 이유로 들었지만, 실제로는 TSMC 공장이 이미 퀄컴 칩셋을 뽑는 것 자체도 힘에 부친 상황일 가능성이 크다. 그렇기 때문에 불과 몇년 전엔 Apple의 TSMC 미발주 사태는 Apple이 TSMC에 맡긴다가 맞았지만, 이후에는 맡긴 것이라고 보는 편이 맞을 것이다. iPhone 6 제품군에 장착되는 A8은 TSMC가 수주했다.


6.17. 20 nm (2014년)[편집]




6.18. 16 nm (2015년)[편집]


  • Apple A9 SoC APL1022 한정 (2015년)
  • Apple A9X SoC (2015년)
  • NVIDIA GeForce 10 시리즈 일부 (2016년)
  • Apple A10 Fusion SoC (2016년)[P]
  • 관련 자료

세계 파운드리 시장의 기업 순위 목록이다. 1위는 역시 부동의 TSMC. 여러 가지 말은 많지만 아직까지는 넘사벽으로 매출 기준 40%대 후반의 점유율을 보여주고 있다. 그러나 삼성전자 및 경쟁기업들의 점유율 상승이 잠재적 위험이며 글로벌 파운드리 + 삼성전자 연합이 14nm FINFET 양산에 먼저 들어가는데2014년 4분기 양산시작 성공했고삼성 양산 시작, 아이폰 6s 도 다시 삼성으로 돌아갈 줄 알았는데, 애플은 삼성 14nm, TSMC 16nm에 동시에 같은 AP 생산을 맡기는 이례적인 짓을 저질렀다. 같은 AP를 만들며 성능을 누가 더 잘 뽑아내냐는, 비교당하기 딱 좋은 배틀 아레나가 펼쳐진 것이다. 이에 대한 예상은 삼성 AP가 성능상 우세할 것이라는 반응이었으나, 결과는 TSMC AP와 삼성 AP가 유의미한 성능 차이가 없다. 이는 TSMC가 삼성과의 기술력 경쟁에서 이겼다고까지 표현하는 게 오버라면 적어도 절대로 지지는 않았다고 해석될 수 있으며, 삼성으로서는 우려할 만한 상황이라 할 수 있다. 다만 이후 표본이 늘어나면서 이러한 차이가 같은 Fab에서 나온 개별 칩셋끼리 보이는 편차와 큰 차이가 없다는 선에서 정리됐다. 사실 어느 쪽이든 설계는 애플이 맡기 때문에 동일한 성능의 AP를 주문해서 차별 논란을 없애려 했을게 뻔하고, 때문에 큰 차이를 보이는 일이 벌어지기 어려울 수밖에 없다. 여하튼 하도 드문 상황이라 사람들도 정확한 판단을 하기 어려웠다고 보아야 한다.

양산 시기로 따지면 20nm 모바일 AP 상용화 시기는 2014년 하반기로 TSMC와 삼성팹이 비슷한 상황이었지만, 14/16nm 모바일 AP 상용화는 삼성팹이 훨씬 빠른 상황이다. 하지만 소위 빅칩이라 불리는 시스템반도체 제품군들에서는 이제 삼성은 걸음마 단계에 올라와 있는 형국이다. 삼성이 양산기술과 수율이 좋다고 알려져 있지만 이는 작은 모바일 칩이기 때문에 가능하다는 분석도 있다. 물론 최근에는 모바일 AP 시장이 확대되면서 모바일 AP 중에서도 시스템반도체에 육박하는 사이즈를 가진 빅칩이 튀어나오기도 한다. 사이즈와 수율의 상관관계는 다음 글을 참조하자. 요약하자면 불량이 포함된 칩셋은 버리거나 코어를 비활성화해야 하는데 사이즈가 클수록 버려야 하는 부분이 늘어난다는 의미다. 즉 상대적으로 품질관리가 더욱 어렵고 TSMC는 태생부터 빅칩에서 시작한 기업이라 상대적 신뢰성은 삼성보다 높다고 할 수 있다. 삼성 또한 이런 약점을 알고 있기에 2016년 14nm LPP로 폴라리스10/11 GPU를 라이센스 생산함으로써 빅칩 생산을 본격적으로 시작했다. 공정을 라이센스했을 뿐 글로벌 파운더리에서 생산되므로 삼성이 직접 생산하지는 않았지만, 앞으로는 삼성도 직접 도전할 것으로 보인다. 물론 이전에도 남는 팹으로 엔비디아의 엔트리급~로우엔드급 (GK108 / GM206) GPU를 생산한 전력은 있다. 본격적인 생산협력에 대한 양해각서도 체결됐기에 다음 세대부터는 메인스트림급에서도 삼성 생산 엔비디아 GPU를 볼 수 있을지도 모른다.


6.19. 12 nm (2016년)[편집]



16 nm 공정의 하프 노드. 메탈 피치가 더 조밀해져 밀도가 약 19% 상승됐다.


6.20. 10 nm (2016년)[편집]




6.21. 7 nm (2018년)[편집]




최근 반도체 업계에서는 패터닝[15] 선폭을 줄이기 위해 EUV(Extreme Ultra Violet)을 도입하는 추세다. EUV는 극자외선으로 미세 패턴을 형성하는 장비이다. 파장이 짧을수록 선폭이 좁아진다. DVD에서 블루레이로 이행되는 과정과 비슷하다. 이 장비의 개발이 늦어지면서(전량 ASML 생산) 여기에 대해 삼성과 TSMC는 완전히 다른 태도를 보이고 있다. 삼성은 일찌감치 10nm 파생공정을 늘려가면서 EUV 양산이 시작될 때까지 10nm에서 버텨보겠다는 태도를 보이고 있고, 그래서 8nm 을 대체제로 이용하기도 TSMC는 EUV 없이 ArFi로 7nm을 도입하면서 이후 양산이 되면 EUV를 도입할 예정이다.

ArFi 멀티패터닝을 이용한 7nm 공정은 멀티패터닝으로 인한 폭발적 비용 증가가 발생하므로 삼성은 EUV가 있어야만 7nm 공정에 돌입할 수 있다는 입장이고 TSMC는 이를 감수하더라도 일단 공정을 선도하고 EUV를 도입하면 그때 그것도 쓰면 된다는 관점. 때문에 당분간은 삼성보다 TSMC가 공정 면에서는 앞서가지만, 대신 최신 공정 물량은 훨씬 적게 나오는 상황(삼성은 7nm ArFi를 대응하는 8nm LPP 공정을 갖추고 있다. 7nm EUV 도입 직전의 공백을 매우기 위함으로 풀이된다. 또한 TSMC의 7nm ArFi 공정과 삼성의 8nm LPP공정은 비슷하다고 볼 수 있다.)이 유지될 것으로 예상 됐다.

2017년 4분기에 7nm ArFi 공정을 테이프 아웃을 했다고 한다. 최초 생산품은 Apple의 모바일 AP인 A12 Bionic이 될 것이라고 한다. 실제로 기기에 탑재되는 시기는 2018년 1분기에서 2분기 사이로 추정되며 이로 인해 확실하게 삼성보다 공정상 우위를 가져오게 됐다. 다만, 한시적이기 때문에 7nm EUV 공정의 양산 일정에 따라 어떻게 될지 결정될 듯하다. 다만, 원가 문제가 존재하지만 성능 게인상 7nm EUV 공정 대비 7nm ArFi 공정이 손해를 보지는 않기 때문에 7nm ArFi 공정으로 생산이 예정되어 있어도 걱정할 부분은 적다는 평가도 있다. 다만 삼성이 7mm EUV 공정의 양산을 준비하고 있고 당초 계획보다 6개월 앞당겼기 때문에 이후 변화가 주목된다. #

그러나 2020년 현 시점에서 되돌아 보았을 때, 삼성은 EUV 공정 양산 시기를 지속적으로 순연시키게 됐고, 그에 따라 TSMC의 N7 공정에서 양산된 A12 Bionic퀄컴 스냅드래곤 855와 같은 7nm 모바일 AP들이 각각 18년 하반기, 19년 상반기에 등장했고, AMD와 같은 회사들도 본격적으로 TSMC의 N7 HPC 공정을 활용하여 마티스, 르누아르와 같은 7nm CPU와 APU를 양산할 동안 삼성은 19년 하반기에 삼성 엑시노스 9825를 양산하기 시작하면서 양산 시점에도 확연히 밀리게 됐고, 그에 따라 기존에 보유하고 있던 퀄컴과 같은 고객들도 상당 부분 뺏기게 됐다. 7nm 경쟁에서는 공격적으로 캐파를 확장하여 고객들을 유치한 TSMC가 확연히 앞섰다는 평이 대다수. 그렇지만 이전 서술과 같이 삼성이 자사 시스템 LSI를 제외하면 고객을 아예 유치하지 못했다는 것은 전혀 사실이 아니다.

TSMC는 AMD의 CPU와 APU, 그리고 콘솔용 APU의 수주를 받았고, Apple이나 하이실리콘과 같은 모바일 AP 업계에서 알짜라고 불리는 기업들로부터 수주를 받았고, 향후 인텔과 같은 기업에도 수주를 받을 것으로 전망이 되고 있다. 규모는 웨이퍼 18만장으로 예측이 되고 있다. 모두 시스템반도체 부문의 공룡들이기 때문에 어마어마한 지분의 파이를 가져간 것으로 보인다. 반면 삼성은 자사의 시스템 LSI 부서로부터 수주를 받았고, 7LPP 공정 X50 모뎀칩, 800 라인업을 제외한 퀄컴 스냅드래곤 700 라인업과 퀄컴 스냅드래곤 600 라인업을 수주하는데 성공했다. 855/865를 놓친 것은 치명적이지만 주문한 웨이퍼 수로만 따지면 7LPP, 8LPP 공정에서 나오는 스냅드래곤 6/700 라인업이 압도적으로 많다. 이번해의 765&765G 탑재 스마트폰량이 증명. 삼성 측에서의 언플도 많지만 TSMC측에서의 언플도 디지타임즈를 통하여 대대적으로 이뤄지고 있다. 디지타임즈는 퀄컴 스냅드래곤 765의 수주를 맡은 삼성 7nm 공정의 수율이 나쁘다고 언플을 한 전력이 있다

그리고 IBM으로 부터 POWER10 CPU를 수주하는데 성공했는데 이는 600mm^2 대의 빅칩이다. 그리고 2020년 하반기에는 자사의 7nm 공정은 아닌 8nm LPP 공정을 통하여 엔비디아의 암페어 GPU의 GA100 칩셋을 제외한 게이밍용 라인업을 전량 수주하는데 성공했다. 2019년 6월 그래픽 카드 칩셋 제조사 NVIDIA삼성전자를 통해 차세대 GPU를 생산할 것이라는 소식이 있었으나, 2020 CES를 앞둔 젠슨 황의 인터뷰에서 차세대 GPU인 암페어 물량은 기본적으로 TSMC에서 생산하고, 수요가 증가할 경우에만 부분적으로 삼성이 수주할 것이라고 공개됐지만 이후 TSMC와의 협상 결렬, 단가 측면에서의 삼성팹이 메리트가 있다고 판단하여 삼성 팹에서의 생산이 결정됐다. GA102 칩도 600mm^2 대의 크기를 가지는 빅칩이고 NVIDIA Orin 또한 만만치 않은 크기를 가진 빅칩이다. 물론 위에 서술된 것을 다 합해도 점유율 측면에서는 TSMC 측이 더 많다.


6.22. 6 nm (2020년)[편집]


7 nm의 하프 노드 공정.


6.23. 5 nm (2020년)[편집]


  • Apple A14 Bionic SoC (2020년)
  • Apple M1 SoC (2020년)
  • Apple A15 Bionic SoC (2021년)[P]
  • M1 Pro, M1 Max SoC (2021년)
  • M1 Ultra SoC (2022년)
  • Apple M2 SoC (2022년)[P]
  • AMD ZEN 4 마이크로아키텍처 (2022년)
  • AMD Radeon RX 7000 시리즈 (2022년)
  • 디멘시티 8000 (2022년)
  • 디멘시티 8100 (2022년)
  • Apple M2 Pro, M2 Max, M2 Ultra SoC (2023년)[P]

정식 양산 절차에 돌입하지는 않았으나 5nm 공정도 리스크 생산을 진행중이다. 리스크 생산이란 파운드리 생산자가 생산에서 수반되는 손실 비용의 상당부분을 부담하고 초도 공정을 테스트하는 과정. 대상 제품은 일본의 PEZY 컴퓨터회사의 프로세서 칩셋이다. 2019년 4월 초 초도 리스크 생산 결과 양산 공정을 개발할 수 있는 결과를 얻었다.

파일:qwerty.png
파일:tsmc57nmcapa.jpg

단, 스냅드래곤 888의 수주물량을 전량 삼성에게 빼앗겼다고 한다. 당시에는 이름이 공개되지 않았기 때문에 해당 AP는 네이밍 규칙에 따라서 875가 될 것으로 예상됐으나, 정식 명칭은 888이 됐다. 따라서 여기서 지칭하는 875 = 888이다. 그리고 엔비디아의 8nm GPU에 이어 엔비디아의 5nm GPU까지 삼성 파운드리에서 생산되는 것이 기정사실화 됐다. 그러나, Apple Silicon A14 Bionic의 TSMC 5FF 공정에서의 양산이 확정 됐다. 비록 퀄컴, 엔비디아의 물량을 삼성 파운드리 에게 빼앗기고, 하이실리콘의 물량은 금수조치로 인하여 2021년부터 주문을 받을 수 없다는 점을 감안해도, 여전히 초거대 고객사인 Apple, AMD, 미디어텍[16]의 주문을 받을 수 있기 때문에 회사의 성장세 자체는 계속 유지할 수 있을 것으로 보여진다.

실제로 우측의 표를 참고하면, Apple의 A14 Bionic 프로세서가 월 5만장 단위로 생산이 이뤄지고 있으며, 하이실리콘의 빈자리는 Apple M1이 완벽히 채울수 있을 것으로 전망된다. 또한 AMD 콘솔용 APU 생산만으로도 막대한 분량을 수주한 것으로 추정된다. 콘솔용 APU에 최우선적으로 리소스를 투입하여 AMD 라이젠 5000번대나 라데온 RX 6000번대는 생산에 차질을 빚고 있으며, 엔비디아가 삼성의 8나노 공정을 주문한 것도 이러한 맥락이 어느정도 작용했을 것이다.

2021년 12월, TSMC에 5나노를 기반으로 HPC 제품군에 적합한 N4X 공정을 발표했다. 1.2v에서 N5 대비 15%, N4P 대비 4% 빠른 성능을 보인다고 한다. 2023년 상반기에 리스크 생산을 시작한다고 한다.기사


6.24. 4 nm (2021년)[편집]


  • 디멘시티 9000 (2021년)
  • 퀄컴 스냅드래곤 8+ Gen 1 (2022년)
  • Apple A16 Bionic SoC (2022년)[P]
  • 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 2 & 8 Gen 2 for GALAXY (2022년)
  • NVIDIA GeForce 40 시리즈 (2022년)[17]
  • NVIDIA H100 (2022년)
  • 디멘시티 8200 (2022년)
  • 디멘시티 9000+ (2022년)
  • 디멘시티 9200 (2022년)
  • AMD ZEN 4 마이크로아키텍처 APU (2023년)
  • 퀄컴 스냅드래곤 8 Gen 3 & 8 Gen 3 for GALAXY(2023년)[P]
  • 디멘시티 7200 (2023년)
  • 디멘시티 8300 (2023년)
  • 디멘시티 9200+ (2023년)
  • 디멘시티 9300 (2023년)

6.25. 3 nm (2022년)[편집]



TSMC의 3 nm 공정의 첫 고객은 Apple이 아니라 인텔로 인텔의 차기 GPU와 인텔 CPU용 GPU타일을 생산할 줄 알았으나 2026년으로 미뤄졌다.# 대신 원래대로 최대 고객사인 애플이 첫 번째 타자가 되며, 초기 물량 절대 다수를 차지할 예정이다.

2022년 12월, 타이난시 Fab 18에서 3nm공정의 양산이 공식적으로 시작됐다.#

2023년 첫 제품으로 애플 A17 Pro를 선보였으나, 누설전류 및 수율 측면에서 어려움을 겪고 있는 것으로 보인다. 이 때문인지 A17 Pro를 생산하는 N3B 공정은 사실상 애플만 쓸 예정이다.[18]

N5공정 기반의 M1 출하 당시 실제 총 다이 집적도 향상이 TSMC가 공언한 Area 감소치만큼 딱 들어맞았던 반면 A17 Pro는 그렇지 못했던 점, 기존에 N3라고 불리던 공정을 갑작스럽게 N3B로 명칭변경한 점, M3 계열 MacBook Pro의 가성비 후퇴, 이전 세대 만큼의 성능 향상을 띄지 못한다는 점 등으로 미루어 보아 TSMC 3nm 공정은 목표했던 밀도 향상치/수율을 달성하지 못했음을 짐작할 수 있다.

TSMC는 N3B의 수율이 70%에 도달하지 못하자, 애플을 상대로 웨이퍼가 아니라 동작하는 칩 단위로 가격을 책정하는 다소 이례적이고 불리한 계약을 진행했다고 알려졌다.

2024년 상반기에 양산하여 A18 Pro를 시작으로 하반기에 출시 예정인 N3E에서는 오히려 밀도가 후퇴하고 그 대신 성능과 수율 향상이 예정되어 있다. 이후 각각 2024년 하반기와 2025년에 양산을 시작할 N3P, N3X 등은 N3E의 설계를 바탕으로 하여 기존 N3B의 밀도를 회복하고 N3E 공정에 비해 성능 추가 향상이 예정되어 있다.

그럼에도 불구하고 2024년 1월 컨퍼런스 콜에서는 2023년 4분기에서 3nm 매출 비중이 15%에 달한다고 밝혔다. 직전 분기였던 3분기의 6% 대비 매우 높아진 수치다.#

2026년부터는 애리조나 Fab 21-2에서 월 3만 장 규모의 양산도 시작될 예정이다.

6.26. 2 nm (2025년)[편집]


2020년 TSMC 연구개발 수석 부사장 YJ Mii에 따르면 2nm 공정을 현실화하기 위해, 차세대 노광장비를 개발 중인 ASML과 협력하고 있다고 밝혔다.[19]

2025년 신주 Fab 20에서 N2를 시작으로 후면전원공급과 GAAFET을 적용 예정이며, 2026년부터 업그레이드 버전인 N2P와 N2X의 본격적인 양산이 시작될 예정이다.


7. 여담[편집]


디지타임즈라는 대만 언론사에서 TSMC를 두둔하고 삼성을 견제 및 절하하는 기사를 자주 낸다. RTX 30 출시 초기 물량 부족의 원인이 삼성 8nm 공정 수율이 저열하기 때문이라고 주장했지만 실제로는 마이크론의 GDDR6X VRAM 수량 부족이 더 큰 원인이었다. 왜냐하면 당시 GDDR6X가 적용된 RTX 3080과 RTX 3090을 제외한 나머지 하위 그래픽카드들은 물량이 넉넉했기 때문이다.

2019년 1월 28일, TSMC는 감광석의 문제로 수만 장의 웨이퍼가 오염됐다고 한다. 국내 언론에선 어째서인지 10만 장이라고 되어 있다. 'tens of thousands of wafers' 는 '수만 장의 웨이퍼'로 해석하는 것이 맞다. 링크된 기사에 따르면 10만 장은 과대 해석이지만 1만 장의 수 배 수준인 것으로 보인다. 다만 이것이 TSMC에게 큰 악재가 될 것이라는 분석은 매우 과장된 분석이다. 이 문제는 16nm/12nm까지로 국한되어 있으며, 이 공정은 이제 엔비디아와 미디어텍 정도에서나 사용되기 때문이다.

또한 기업 입장에서도 이 때문에 삼성 파운드리로 넘어가기 쉽지 않은 것이, 삼성 파운드리로 넘어가게 된다면 제품을 테스트 단계부터 다시 시작해야 하며, 이 과정에서 손실이 발생할 수밖에 없기 때문이다. 결론적으로, 이 문제가 TSMC의 신뢰도에는 영향을 줄 수 있지만, TSMC의 실질적인 손해가 크거나 삼성 파운드리에 큰 호재가 될 것이라는 것은 매우 과장된 분석이다. 이러한 사실은 오히려 삼성 파운드리가 약 20 ~ 30%대의 매우 낮은 수율을 보여줌으로써 대형 고객사들이 삼성 파운드리에 대한 신뢰를 잃고 TSMC에만 발주를 넣어 사실로 나타났다.#

2023년 4월, TSMC는 미국 반도체 보조금을 신청할 것이란 전망이 나왔다.# 현재 미국 애리조나에 공장을 짓고 있는데 그 비용이 일부 상쇄될 것이다. 하지만 보조금 혜택을 받는 것 외에는 해외 기업에 대한 반기업적 독소 조항이 매우 많이 포함되어 있다. 반도체 지원금을 신청한 기업들은 미국 정부에 기업의 민감한 기밀 정보들을 보고해야 한다.이 기밀 정보들은 다시 동종업계인 인텔 파운드리 같은 미국의 반도체 기업들에게 흘러들어갈 가능성이 있다. 그리고 미국 정부가 제시한 기준을 초과하여 이익이 날 경우 이를 미국에 반환해야 한다. TSMC는 미국의 압박에 의해 어쩔 수 없이 3nm 이하 제조 공장들을 미국에 짓고 있기 때문에 그러한 독소 조항들에 항의하는 중이다.

2023년 5월, TSMC는 5nm 이하 선단 공정에 대한 가격을 최대 30% 인상하는 것으로 알려졌다.# 이는 지난해 5월 가격을 전년보다 6% 인상한다는 계획보다 최대 5배 더 높다. 그 이유는 미국에 애리조나 공장을 짓게 된 것과 해당 공장 운용 시 미국 현지 인건비가 동아시아 인건비보다 높다는 점에서 결정된 사안인 것으로 유추된다.

8. 참고 문서[편집]



파일:크리에이티브 커먼즈 라이선스__CC.png 이 문서의 내용 중 전체 또는 일부는 2023-11-04 04:05:32에 나무위키 TSMC 문서에서 가져왔습니다.

[병음] Táiwān Jītǐ Diànlù Zhìzào Gǔfèn Yǒuxiàn Gōngsī[1] 영어 이름인 '모리스 창'(Morris Chang)으로도 알려져 있다.[2] 단, 삼성과 하이닉스 또한 수익의 대다수는 메모리사업부에서 발생하며 시스템 반도체로 분류되는 소위 빅칩의 생산능력은 크게 갖춰지지 않았다. 삼성은 과거 AMD의 CPU를 생산한 경력이 있는 글로벌 파운드리와 함께 AMD엔비디아의 로우엔드 제품을 일부 생산하는 정도. IDM에 속하는 인텔파운드리 사업을 하고는 있으나 점유율이 워낙 낮아 존재감이 없다.[3] 하지만 구글이나 버크셔 해서웨이 같은 특수한 경우를 제외하면 일반적으로 우선주는 시가총액 산정에서 배제하는 관례에 따라 TSMC의 시가총액이 더 높다고 보는 분석도 있다. #[4] 현재 TSMC의 영업이익률은 49%다. 이 정도면 굳이 자체 개발을 할 이유가 없을 정도로 마진을 많이 남기고 있다.[5] 2023년 3분기부터 매출이 발생하기 시작하여, 2023년 4분기 기준으로는 5nm와의 합산 매출이 비중이 무려 50%에 달할 정도로 빠르게 비중이 늘고 있다.[6] TSMC는 첨단 공정으로 유명하지만, 28nm 이상의 레거시 공정(28nm 이상의 로직칩, 18nm 이상의 DRAM, 128단 미만의 NAND) 매출도 1/4 수준을 차지하고 있다. 다만 2023년 들어서 레거시 비중이 빠르게 축소되고 있다.[7] 저나노 생산에서는, 삼성 파운드리에 물량을 나누는 퀄컴엔비디아를 제외한 나머지 업체들은 TSMC에 사실상 전량 발주하고 있다.[8] 웨이퍼 기준으로 월 10만 장 이상 생산이 가능한 공장을 기가팹이라고 부른다.[9] 2020년, 미국 반도체지원법의 일환으로 120억 달러 규모의 투자를 결정했다.[10] 2023년, 미국 반도체지원법의 일환으로 앞선 1공장 비용을 포함하여 미국에 400억 달러까지 투자 증액을 결정했다. 이로 인해 미국 연방정부와 주정부로부터 70억 달러 이상의 세액공제와 60억 달러 이상의 미국 상무부 보조금을 받게 될 예정이다.[11] 2021년, 28nm 생산을 발표했으나 2023년에 7nm 이하 생산으로 계획을 변경했다.[12] 2021년, 도합 9,800억 엔 투자를 밝혔다. 소니덴소가 공동 출자하여 합작법인 JASM을 설립 각각 지분 20%와 10%를 가져간다.[13] 2023년 8월, 조인트벤처 형식의 공장 설립을 발표했다. 최대 35억 달러 규모로 TSMC 외에 보쉬, 인피니온, NXP가 각 10%씩 출자한다.[14] FM대로 하면 파운드리가 팹리스의 요청을 최대한 반영하고 팹리스의 피해를 최소화하는 것이 맞지만 그건 FM이고 현실은 다르다. 매우 현실적으로 보아도 TSMC가 경쟁 시장에 놓여 있다하더라도 시제품을 생산해 볼 건덕지가 없는 파운드리 업체 특성상 팹리스에게 약간의 피해를 돌려서라도 공정을 테스트하려고 들었을 것이다.[P] A B C D E F G H [15] 웨이퍼를 빛에 반응하는 PR로 덮은 뒤 빛을 조사하고 반응한 부분 혹은 반응하지 않은 부분만 씻겨내어 회로를 새기는 것을 말한다.[16] 다만, 2020년 9월 뉴스에 따르면 미디어텍 수주 역시 불발이라고 한다.[17] 다만 GeForce 40 생산에 사용된 4N공정은 말만 4nm일 뿐 실제로는 5nm의 파생형으로 추정된다. AD시리즈 칩들은 TSMC N5 초기형에서 생산된 Apple M1과 동급의 트랜지스터 밀도를 보여주는데, 빅칩 HPC용 공정임을 감안해도 4nm라 부르기에는 밀도가 지나치게 낮다.[18] A17 Pro만을 위한 일회용이라는 전망이 있었으나, M3 시리즈가 동일 아키텍처를 가졌으므로 해당 공정을 이용하게 되었다.[19] 국내에서는 잘못된 루머가 퍼지면서 TSMC가 2nm 공정부터 ASML, AMAT의 장비가 아닌, 자체적으로 개발한 장비를 사용한다고 알려졌으나 이는 사실이 아닌 것으로 드러났다. 상식적으로 해당 사업 이력이 전무한 TSMC가 ASML의 독보적인 기술력을 따라잡고 자체적으로 노광장비를 개발하는 것은 거의 불가능하다.