일론 머스크가 죽어가는 인텔을 살릴까?

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[요약]

1. 자율주행차, 데이터센터에 더해 휴머노이드 생산량까지 폭발적으로 성장하며, 테슬라의 선단 공정 반도체 칩에 대한 수요가 지수함수적으로 증가할 것으로 예상되고 있습니다.

2. 반면 TSMC를 주축으로 한 선단 공정 반도체 공급은 계단식으로 서서히 증가하며, 일론 머스크가 그리는 미래의 최대 병목이 될 가능성이 점점 높아지고 있습니다.

3. 이에 일론 머스크는 '테라 팹'이라는 이름의 초대형 반도체 팹을 직접 세우겠다는 계획을 언급하기 시작했는데요.

4. 다만 반도체는 기존 테슬라가 내재화를 시도한 영역들과 달리 '제조업 끝판왕'이라고 불릴 정도로 직접 생산의 난이도가 높습니다.

5. 때문에 테슬라가 테라 팹을 만든다면, 그 형태는 기존과 같은 단독 사업이 아닌 기존 반도체 제조사들과의 합작 법인 (JV)과 같은 형태가 유력할 것이라고 예상합니다.

6. 또한 일론 머스크의 '테라 팹'은, 공장 전체가 아닌 웨이퍼 작업 공간만 클린 룸으로 밀폐시킨 '더티 팹 (Dirty Fab)' 컨셉이 적용될 것으로 예상되고 있는데요.

7. 구축에만 1-1.5년이 걸리는 클린 룸 규모를 최소화해서 구축 기간을 단축하고, 전력 사용량을 줄여 비용 절감이나 입지 확보를 용이하게 만들겠다는 겁니다.

8. 다만 테슬라가 '건식 공정'이 적용된 배터리 직접 생산을 시도하며 수율 확보에 애를 먹었듯, 이런 혁신적인 시도에는 높은 리스크가 수반될 수밖에 없습니다.

9. 때문에 고객들이 문밖에 줄을 서있는 TSMC보다는, TSMC 1강 체제를 뒤엎기 위해 승부수가 필요한 삼성전자 혹은 인텔이 테라팹의 파트너가 될 가능성이 높다고 보입니다.

10. 특히 인텔의 경우 생존이 위태로울 정도로 사업이 어려운 상황인 점, 그리고 미국 정부의 반도체 내재화 지원 기조를 고려할 때 테슬라와의 협업 가능성이 더욱 높게 점쳐지는데요.

11. 실제 일론 머스크 역시 "인텔과 무엇인가를 해볼 가능성이 있다"라고 언급한 만큼, 향후 귀추가 주목됩니다.

12. 다만, 인텔과의 협업이 아니더라도 향후 1,2년 내 반도체 병목 해결을 위해 일론 머스크가 또다시 중대한 사업적 결단을 내릴 가능성은 매우 높아보입니다.

테슬라, 이제 반도체도 직접 만든다?

일론 머스크가 이제는 반도체 생산에 직접 뛰어든다고 합니다.

사실 놀랄 일은 아닙니다.

배터리, 충전기, 리튬, 데이터센터까지 테슬라는 그간 자신의 사업에 '병목'이 되는 요소들은 모조리 내재화해온 이력이 있습니다.

기존에 없던 새로운 사업에는 이를 뒷받침할 새로운 공급망이 필요하나, 공급 업체들은 언제나 준비가 되어있지 않아 성장의 병목이 됩니다.

그래서 이 때마다 기존 공급 업체들을 대신하거나 이들에게 채찍질을 할 '메기' 역할을 테슬라가 직접 수행해 왔는데요.

반도체 역시 생산만 직접 하지 않았을 뿐, 약 10여 년 전부터 테슬라는 직접 차량용 반도체 칩을 직접 설계해왔습니다. AI 학습용 반도체 또한 지금은 철회했으나 일찍부터 직접 설계에 도전했던 바가 있고요.

하지만 반도체 '생산'만은 예외였는데요.

자체 생산 난이도가 지나치게 높기도 하고, TSMC처럼 고도로 전문화된 플레이어들에게 위탁하는 것이 훨씬 더 합리적인 선택이었기 때문입니다.

하지만 이제 반도체는 이렇게 공급사들에게 마냥 맡겨 놓기에는 점점 더 불안한 병목이 되어가고 있습니다.

이제 테슬라의 자율주행 SW는 높은 완성도를 확보하면서 미국을 벗어나 더 넓은 지역으로의 광역 배포를 전개 중입니다. 점점 더 많은 사람들이 테슬라의 자율주행 SW를 찾을 것이고, 이것이 마중물이 되어 테슬라의 정체된 자동차 판매량을 다시 부채질할 것으로 예상됩니다.

뿐만 아니라 데이터센터도 지어야만 합니다. 테슬라와 xAI는 AI 경쟁에서 승리하기 위해 더 많은 학습 / 추론용 컴퓨팅 시설을 필요로 합니다. 당연히 경쟁자들보다 더 빠른 속도여야 할 것이고요.

여기에 휴머노이드 로봇 옵티머스까지 기다리고 있습니다. 휴머노이드는 이제 본격적인 상용화를 앞두고 있고, 일론 머스크는 모든 가정마다 1대의 로봇이 배치되는 세상을 꿈꾸고 있습니다. 어쩌면 자동차보다 훨씬 더 많은, 수십억 대의 로봇들이 필요하게 될지도 모릅니다.

사진 출처: 테슬라

일론 머스크가 그가 만들고자 하는 반도체 공장을 '테라 팹 (Tera Fab)'이라고 부르는 이유입니다.

테슬라는 엄청나게 많은 자동차를 생산하겠다는 뜻을 담아 자동차 공장에 '기가 팩토리'라는 이름을 붙였죠.

반도체는 단순히 '기가'로는 충분하지 않으며, 이보다 한층 더 큰 규모의 막대한 물량이 필요하다는 겁니다.

하지만 이렇게 자율주행차, 데이터센터, 휴머노이드 로봇이 공통적으로 필요로 하는 첨단 반도체를 생산할 수 있는 곳은 매우 한정적인데요. TSMC와 삼성전자를 제외하면 다른 쓸만한 공급자를 찾기 힘든 상황입니다.

그런데 TSMC는 지정학적 갈등의 시한폭탄 같은 대만에 위치해있고 해외 증설에는 매우 소극적인 태도를 견지하고 있습니다.

삼성전자 또한 TSMC를 추격하며 상대적으로 더 공격적인 증설을 추진 중에 있다고는 하나, 역시 일론 머스크가 원하는 것 만큼 충분한 캐파 확보를 준비하고는 있지 않은 상황이고요.

이렇게 첨단 반도체의 공급은 상대적으로 제한적이고, 계단식의 점진적 형태로 증가할 것으로 예상되고 있습니다.

반면, 그 수요는 AI의 발전과 함께 지수함수의 형태로 폭발적으로 증가할 것으로 예상되고 있는데요.

이와 함께 마이크로소프트, 구글, 아마존, 메타, 애플 등 글로벌 테크 기업들이 선단 공정을 선점하기 위해 혈안이 되어 몇 년 째 치열한 경쟁을 벌이고 있습니다.

결국, 일론 머스크가 그리는 미래 계획을 현실화하기 위한 최대 병목 중 하나는 '반도체'가 될 가능성이 점점 더 높아지고 있는 상황이기에, 직접 뛰어들어 뭔가를 해봐야 하는 상황인 겁니다.

이번에는 혼자서는 안된다

하지만 이번에는 조금 다릅니다.

상대적으로 난이도가 높다는 배터리까지 직접 생산했던 테슬라지만, 반도체는 '제조업 끝판왕'이라고 할 정도로 어렵습니다.

일례로 중국 반도체의 사례가 있죠. 중국 정부까지 '반도체 굴기'를 내세우며 직접 나서서 수십 조원의 돈을 쏟아부었지만, 제대로 된 수율을 확보하지 못해 오랜 시간과 천문학적인 규모의 돈을 낭비해야 했습니다.

일본 역시 무너져 버린 반도체 산업을 재건하겠다며 자국 업체들을 적극적으로 지원하고 있지만, 삼성전자나 TSMC와 경쟁할 수 있는 제대로 된 기술력을 회복하지는 못하고 있고요.

단순히 많은 돈을 쏟는다고 해서 쉽게 수율을 잡고 선단 공정을 구현해 낼 수 있는 것이 아닙니다. 오랜 노하우를 보유한 엔지니어 수백 명을 이제 와서 수급하는 것도 결코 쉽지 않은 일이고요. 돈, 인재, 기술까지 삼박자가 모두 맞아 떨어진다고 해도 성공을 장담할 수 없는 것이 반도체 산업입니다.

일론 머스크 역시 이를 모르지 않을 겁니다.

이미 반도체보다 한층 손쉬운 배터리에서 건식 전극 공정 적용을 시도하며, 제로 베이스에서 새로운 제조업에 도전하는 것이 쉽지 않다는 것을 몸소 느끼기도 했을 것입니다. 동일한 시행착오를 반복하지는 않겠죠.

하지만 그렇다고 손놓고 있을 수는 없습니다.

그래서 제가 예상하는 테슬라의 다음 스텝은, 기존 반도체 업체와의 합작 법인 (JV) 운영 같은 보다 밀접한 형태의 협업입니다.

사업 초기에 배터리 제조사인 파나소닉과 시도했던 것처럼, 기존 반도체 업체와 공동으로 자금을 투자해 테슬라와 일론 머스크가 운영하는 기업들을 고객으로 하는 새로운 형태의 반도체 팹을 신설하는 것입니다.

이렇게 되면 숙련된 엔지니어들을 데려오고, 기존 업체들의 특허를 회피하고, 수율 개선에 시간과 돈을 쏟는 불필요한 낭비를 최소화할 수 있을 것입니다.

사진 출처: 파나소닉

'클린 룸' 대신 '더티 팹'

일론 머스크가 만들 반도체 팹은 기존 팹들과 다를 겁니다.

일론 머스크는 수많은 내재화를 시도하면서, 기존 공급사들이 해왔던 것과 동일한 문법을 관행적으로 답습하지 않았습니다.

기존 공급사들이 기계적으로 해온 방식에는 분명히 비효율이 존재하고, 이를 제거한 혁신적인 설계와 공법을 통해 더 빠르고 저렴하게 필요한 것을 확보할 수 있다는 것이 그의 사고 방식입니다.

때문에 새로운 무언가를 만들 때면, 널리 알려진 '제1원칙' 사고 방식을 활용해 기존의 불필요한 설계를 걷어내고, 기존에 없던 새로운 개념을 적극적으로 도입해왔습니다.

배터리에서 기존 공급사들이 시도하지 않았던 건식 공정, 실리콘 음극재, 4680 폼팩터 등을 먼저 적용하기 위해 나섰던 것처럼 말입니다.

반도체에서는 어떤 혁신이 시도될까요?

일론 머스크는 "햄버거를 먹고 시가를 피울 수 있는 반도체 공장을 만들겠다"고 이야기 합니다.

일반적으로 '반도체 팹'하면 떠오르는 모습과는 정반대죠.

나노 단위 공정이 적용되는 반도체 팹에서는 한 톨의 먼지조차 허용되지 않습니다. 때문에 공장 전체를 항온항습기와 필터를 통해 분진 발생을 최소화한 '클린 룸'으로 만들고, 작업자들은 방진복을 입는 것이 일반적입니다.

사진 출처: 삼성전자

그런데 테슬라는 이런 기존의 상식을 뒤엎는 '더티 팹'을 만들겠다는 것인데요.

그럼 일론 머스크는 왜 굳이 반도체 공장에서 햄버거를 먹고 싶어하는 걸까요?

아마 이 클린 룸이 반도체 공장 구축의 가장 큰 병목 중 하나라고 생각하는 것 같습니다.

보통 반도체 공장 신축에는 2년 내외의 시간이 소요되는데, 앞서 언급한 클린 룸 구축에만 1년에서 1년 반 내외의 시간이 필요합니다.

때문에 더 많은 공장을 빠르게 짓기 위해서는 클린 룸 구축부터 효율화해야 한다는 겁니다.

공장 전체를 클린 룸으로 만들 필요 없이, 웨이퍼가 이동하고 작업되는 공간만 클린룸으로 밀폐시키면 되는 것 아니냐는 겁니다.

이렇게 되면 반도체 공장 구축에 소요되는 시간을 아낄 수 있을 뿐 아니라, 공장 전체를 클린 룸으로 유지하는 데 필요한 전력 사용량까지 줄일 수 있겠죠. 전력 사용량이 줄어들면, 전력 조달처에 대한 고민도 줄어들테니 반도체 공장 입지 확보도 한층 더 수월해질 것이고요.

삼성전자와 인텔, 누가 일론 머스크의 파트너가 될까?

그렇다면 누가 테슬라의 파트너가 될까요?

제가 예상하는 가장 중요한 기준은 '통제 가능성 (Controllability)'입니다.

일론 머스크가 그리는 테라 팹에는, 앞서 언급한 '더티 팹' 뿐 아니라 수많은 혁신적인 시도들이 포함될 가능성이 높습니다.

최근 일론 머스크는 삼성전자의 미국 테일러 팹에 자신의 개인 사무실을 요구해 확보했다고 알려졌는데요. 반도체 팹에 머무르며 생산 과정을 일일이 관찰하고, 자신만의 방식으로 재설계하기 위한 초석으로 보여집니다.

하지만 기존 반도체 제조사들의 콧대는 그리 낮지 않습니다. 일론 머스크가 시도하려는 이런 재설계를 '기존에 시도하지 않았던 방식이다', '기존에 시도했으나 이미 실패했다', '리스크 높다' 등의 이유로 거부할 가능성이 높습니다.

이를 부정적으로 보는 것은 아닙니다. 일론 머스크가 아무리 반도체를 공부하기 시작한다고 한들 기존 엔지니어들의 전문 지식과 노하우를 능가하기는 쉽지 않은 일이니까요.

테슬라가 건식 전극을 적용한 배터리 수율을 오랜 기간 잡지 못한 것처럼, 일론 머스크가 시도하려는 혁신들에는 분명 높은 리스크가 뒤따를 겁니다.

때문에 반도체 제조사들이 이러한 높은 리스크를 동반한 혁신적 시도들을 받아줄 것이냐가 매우 중요할 것으로 보이는데요.

그런 관점에서 업계 1위인 TSMC는 가능성이 낮아 보입니다.

기술력이 우월하다고는 하나, 압도적 1위 업체인만큼 굳이 높은 리스크를 감수하면서 일론 머스크와의 고통스러운 협업에 뛰어들려 하지 않을 것으로 보입니다.

길게 줄 서 있는 다른 고객들의 주문을 들어주기도 벅찬데 굳이 일론 머스크의 감놔라 배놔라하는 주문을 들어줄 이유가 있을까요?

오히려 지금의 TSMC의 압도적 1강 체제를 뒤흔들고자 하는 상대적 후발주자들이 가능성 높다고 보는데요.

사진 출처: 삼성전자

앞서 언급한 것처럼 최근 테슬라와의 협업을 지속적으로 강화하고 있는 삼성전자도 그 중 하나입니다.

테슬라 입장에서 업계 2위 업체인 삼성전자와의 협업은 TSMC 의존도를 낮추고 대만 리스크에 대비하기 위한 좋은 전략적 선택입니다.

삼성전자 입장에서도 Magnificent 7 중 하나인 테슬라와의 협업은 좋은 마케팅 수단이며 실력 강화에도 큰 도움이 될 가능성이 높다고 봅니다.

팹에 일론 머스크의 전용 사무실을 마련해준 것만 보더라도, 그가 요구하는 협업 조건들에 대해 상대적으로 열려 있는 태도를 갖고 있음을 짐작해볼 수 있고요.

이런 관점에서 조금 더 적극적 협업을 기대해볼 수 있는 파트너는, 인텔입니다.

인텔은 과거의 영광을 되찾기 위한 고난의 행군길에 있습니다.

뒤늦게 1.8나노 선단 공정 구현에 뛰어들었으나 낮은 수율로 TSMC, 삼성전자와의 경쟁에서 저 멀리 뒤쳐져 있습니다.

파운드리 사업에서 이렇다 할 대형 고객도 유치하지 못하고 있고, 최근에는 엔비디아와의 협업이 중단되는 수모를 겪기도 했고요.

사진 출처: 연합뉴스

사진 출처: 디일렉

그 영향으로 실적은 조 단위 적자를 기록하고 있고, 실리콘밸리에 인텔의 망령들이 돌아다닌다고 이야기할 정도로 대규모 구조조정까지 진행해왔습니다.

이런 상황에서 테슬라가 상대적 여유로운 자금력을 바탕으로 공동 투자를 제안한다면, 인텔 입장에서는 엎드려 절하며 받아들일 수밖에 없지 않을까요?

지금의 절망적인 상황을 위해 승부수를 던져야 하는 만큼, 더티 팹과 같은 일론 머스크의 공격적인 시도도 적극적으로 받아들일 유인이 매우 큰 상황입니다.

재무적 여력이 충분하지 않은 상황에서 테슬라의 자금 투자 지원은 더할 나위 없이 매력적일 것이고요.

특히 트럼프 정부의 인텔 지분 투자로 대표되는 반도체 내재화 계획을 고려하면, 정부와 밀접한 관계를 보유한 일론 머스크와 인텔의 협업은 더욱 더 개연성 높아 보이기도 합니다.

실제로 일론 머스크 역시 공식석상에서 "아마도 우리가 인텔과 무언가를 할 지도 모르겠다"라고 직접 언급하기까지 했고요.

물론 기술 역량이 TSMC나 삼성전자에 비해 많이 부족하다는 점에서, 이렇게 간절함만으로 인텔이 선택 받을 것이라고 쉽게 단정지을 수는 없을 것입니다.

하지만, 과거 이종산업에서 파트너의 아무런 도움도 받지 않고 혼자 힘만으로 성공적 내재화를 진행해왔던 테슬라인만큼, 이렇게 뒤쳐진 기술력에 대해서는 크게 개의치 않을 가능성도 충분히 존재하지 않을까요?

결론적으로 앞으로 1,2년 내에 테라팹을 지어 반도체 병목을 해결하기 위해, 일론 머스크는 중대한 결단을 내릴 것으로 예상됩니다.

그 파트너가 누구이든 간에, 과연 더티 팹과 같은 혁신적인 시도들이 성공할 수 있을지 또 한번 관심을 갖고 주목해봐야할 것 같습니다.