정책과 지정학
반도체는 국경을 수십 번 넘는 상품이다. 그래서 국경에서 내리는 결정, 즉 무엇을 누구에게 팔 수 있는지(수출 통제), 공장을 어디에 지으면 돈을 얼마나 보태 주는지(보조금), 무엇을 스스로 만들 것인지(자급)가 산업 지도를 다시 그린다. 이 장은 그 정책들이 어떤 계산으로 작동하는지 본다. 정책의 옳고 그름이 아니라 메커니즘과 숫자를 다룬다.
- 수출 통제의 성능 기준 TPP와 성능 밀도를 계산하고, 어떤 칩이 어느 영역에 드는지 판정한다.
- 2014~2025년 주요 정책을 시간 순서와 지도 위에서 본다.
- 가치사슬의 고리 하나를 끊었을 때 아래로 퍼지는 영향을 대체 가능성과 함께 계산한다.
- 팹을 어디에 짓느냐에 따라 10년 총소유비용과 웨이퍼 원가가 얼마나 달라지는지, 보조금이 그 차이를 얼마나 메우는지 본다.
- 모든 단계를 자국에서 하려 할 때의 비용과, 판매 가능 시장이 줄 때 AX-1의 손익이 어떻게 변하는지 계산한다.
정책의 도구 상자
13장에서 본 것처럼 가치사슬의 단계마다 1등 나라가 다르다. 설계 도구와 장비는 미국·유럽·일본, 선단 제조는 대만, 메모리는 한국, 조립은 중국과 동남아에 몰려 있다. 이 분업은 효율적이지만, 한 나라가 다른 나라의 고리를 쥐고 있다는 뜻이기도 하다. 정부가 쓰는 도구는 크게 네 가지다.
이 도구들은 따로 나오지 않는다. 한쪽이 통제를 걸면 다른 쪽은 자급 투자를 늘리고, 통제를 거는 쪽도 자국 생산을 늘리려 보조금을 푼다. 아래 타임라인은 2014년부터 2025년까지 주요 조치를 세 갈래로 나눠 놓은 것이다. 점을 누르면 아래 상자에 내용이 나온다.
정책 타임라인: 통제, 육성, 대응
세 갈래는 서로 맞물려 있다. 2019년 무렵부터 통제 갈래가 촘촘해지고, 2021~2023년에는 미국·한국·일본·대만·EU가 차례로 육성책을 내놓는다. 중국은 2014년부터 국가 펀드를 키워 왔고, 2023년부터는 갈륨·게르마늄처럼 자신이 강한 원료에서 수출 관리를 시작했다. 정책은 대개 상대의 조치에 대한 반응으로 읽힌다.
수출 통제는 무엇을 재는가
"고성능 AI 칩은 수출 허가가 필요하다"고 말하려면 고성능의 경계를 숫자로 그어야 한다. 미국 상무부 산업안보국(BIS)의 2023년 10월 규정은 칩의 연산 성능을 TPP(Total Processing Performance)라는 하나의 숫자로 잰다. 1초에 하는 곱셈-누산(MAC) 연산 수에 연산의 비트 길이를 곱한 값이다.
왜 비트 길이를 곱할까. 8비트 연산 1,000조 번과 16비트 연산 500조 번은 회로가 하는 일의 양이 비슷하다. 비트 길이를 곱하면 자료형을 바꿔 숫자를 부풀리는 일이 줄어든다. 성능 밀도는 2023년 개정에서 더해진 기준이다. TPP만 기준선 아래로 낮춘 "축소판"이라도 작은 다이에 성능을 빽빽하게 넣었다면 여러 개를 묶어 큰 성능을 낼 수 있기 때문이다.
아래 평면의 가로축은 TPP, 세로축은 성능 밀도다. 점을 끌어 칩을 옮기거나 오른쪽 프리셋으로 AX-1과 가상의 칩들을 놓아 보자. 붉은 영역은 허가가 필요한 영역(규정의 3A090.a에 해당), 노란 영역은 통보·심사가 필요한 영역(3A090.b를 단순화)이다.
수출 통제 계산기: TPP와 성능 밀도
평면에서 보이는 것은 두 가지다. 첫째, 최신 데이터센터 가속기는 기준선을 크게 넘어 "조금 깎아서" 빠져나갈 수 있는 거리가 아니다. AX-1을 A 영역 밖으로 빼려면 연산 성능을 70% 넘게 줄여야 한다. 둘째, 성능 밀도 기준 때문에 같은 성능이라도 다이가 작을수록 더 엄격하게 걸린다. 규정은 칩 하나의 성능뿐 아니라 "여러 개를 묶었을 때 낼 수 있는 성능"을 겨냥한다.
지도 위의 막힌 흐름
통제는 지도 위의 화살표 하나를 끊는 일이다. 아래 지도에는 장비·소재·칩이 오가는 주요 흐름을 그렸다. 연도를 움직이면 그 시점에 작동 중인 통제가 붉은 점선으로 바뀐다. 2018년에는 거의 모든 화살표가 흐르지만, 2025년에는 중국으로 들어가는 첨단 장비·칩·설계 도구의 화살표 상당수가 붉게 바뀐다. 거꾸로 중국에서 나가는 원료 화살표도 붉어진다.
통제가 막는 흐름: 2017~2025년 지도
붉은 선의 출발점이 미국 한 곳이 아니라는 점이 눈에 띈다. 네덜란드와 일본도 2023년 자국 규정으로 장비 수출 관리를 강화했다. 장비 시장에서 미국·일본·네덜란드 세 나라의 점유가 압도적이라(7장), 세 나라가 같은 방향으로 움직이면 대체 공급원이 거의 남지 않는다. 반대로 원료에서는 중국이 강하다. 갈륨은 세계 생산의 약 98%, 게르마늄은 약 60%가 중국에서 나온다(2023년 무렵 추정).
고리 하나를 끊으면
통제의 효과는 끊은 고리에서 끝나지 않고 가치사슬을 따라 아래로 내려간다. EUV 노광기를 못 받으면 선단 로직 팹이 막히고, 선단 팹이 막히면 AI 가속기와 스마트폰 AP가 막힌다. 다만 대부분의 고리에는 품질이나 원가를 포기한 대체 경로가 있다. EUV 대신 DUV를 여러 번 찍는 멀티 패터닝으로 7 nm급을 만들 수 있지만 공정이 길어지고 수율과 처리량이 떨어진다.
아래 그래프는 어떤 나라가 왼쪽 입력을 해외에서 받지 못할 때, 그 나라 안에서 만들 수 있는 최종 제품이 정상의 몇 %인지 계산한다. 상자(공급원)나 선(공급 관계)을 눌러 끊어 보자.
통제의 파급: 어디를 끊으면 무엇이 서는가
계산 규칙은 단순하다. 한 단계의 공급은 들어오는 입력 가운데 가장 부족한 것에 묶인다(최소값). 그래서 입력이 많은 제품일수록 약한 고리가 많고, 끊기에 취약하다. AI 가속기는 첨단 설계, 선단 팹, HBM, 2.5D 패키징 네 가지를 모두 필요로 해서 어느 하나만 막혀도 선다. 차량용 MCU는 성숙 공정과 일반 패키징이면 되므로 첨단 장비 통제의 영향이 작다. 통제를 설계하는 쪽은 이 비대칭을 노리고, 통제를 받는 쪽은 대체 비율을 높이는 데(자국 장비·소재 육성) 투자한다.
보조금 경쟁: 팹은 어디에 지어야 싼가
통제가 흐름을 막는 정책이라면 보조금은 공장을 끌어오는 정책이다. 미국 CHIPS 및 과학법(CHIPS and Science Act, 2022)은 제조 보조금 약 390억 달러와 연구개발 약 110억 달러, 반도체 제조 설비 투자에 대한 25% 세액공제를 담았다. EU 칩스법(2023)은 공공·민간을 합쳐 약 430억 유로를 동원하는 목표를, 일본은 TSMC·소니 합작 구마모토 팹(JASM) 1공장에 최대 약 4,760억 엔을 지원했다(2022). 한국은 2023년 조세특례제한법 개정(이른바 K-칩스법)으로 대기업 국가전략기술 시설투자 세액공제를 15%로 올렸다.
왜 이렇게까지 하는가. 같은 팹이라도 짓는 곳에 따라 원가가 다르기 때문이다. SIA·BCG(2020)는 미국에 새 팹을 지어 10년 운영하는 총소유비용이 대만·한국·싱가포르보다 약 25~50% 높고, 그 차이의 약 40~70%가 정부 인센티브의 차이에서 온다고 추정했다. 건설비, 인건비, 전력, 그리고 건설 기간이 길어 묶여 있는 돈의 이자가 모두 다르다.
팹 위치별 10년 총소유비용
보조금을 반영하지 않으면 미국과 독일의 10년 비용은 대만보다 약 33~37% 높다. 가장 큰 차이는 인건비와 건설비, 그리고 의외로 건설 기간이다. 미국 팹은 착공부터 가동까지 약 3년 이상 걸린다는 분석이 많은데(CSET 등), 대만은 약 20개월 안팎이다. 200억 달러가 1년 더 묶여 있으면 그 이자만 수억 달러다. 보조금 30%는 이 격차의 절반 이상을 메운다. 그래도 완전히 메우지는 못한다는 점이 이 모델이 보여 주는 핵심이다.
이 차이가 칩 한 개의 원가에서는 어느 정도일까. AX-1을 미국에서 만들면 어떻게 되는지 직접 계산해 보자. HBM은 여전히 한국에서 오고, 패키징까지 미국에서 할지는 고를 수 있다. 수입품에 관세가 붙는다면 어느 지점에서 계산이 뒤집히는지도 본다.
AX-1을 미국에서 만들면 개당 얼마가 더 드는가
AX-1처럼 이익률이 높은 칩에서는 개당 수백 달러 차이가 이익률을 1~2%포인트 움직이는 정도다. 원가 차이보다 더 큰 변수는 공급의 안정성과 판매 가능 시장, 관세와 같은 정책 변수다. 반대로 이익률이 낮은 성숙 공정 칩이라면 같은 웨이퍼 원가 30% 차이가 사업의 성패를 가른다. 보조금이 선단 팹에 먼저 몰리는 데에는 이런 계산도 깔려 있다.
자급의 비용
통제를 겪은 나라도, 통제를 거는 나라도 "핵심 단계는 자국에서"를 목표로 내건다. 하지만 가치사슬의 모든 단계를 자국에 갖추는 일은 비싸다. SIA·BCG(2021)는 세계 각 지역이 모든 단계를 완전히 자급하려면 최소 약 1조 달러의 추가 선행 투자가 필요하고, 그 결과 반도체 가격이 전반적으로 약 35~65% 오를 것이라고 추정했다. 규모의 경제와 분업이 사라지기 때문이다.
아래에서 나라를 고르고, 자급할 단계를 눌러 보자. 그 나라가 지금 약한 단계일수록 비용이 커진다.
모든 것을 자국에서 만들면 얼마가 드는가
자급 비용은 그 나라가 지금 얼마나 비어 있는가에 비례한다. 미국은 설계와 장비가 강해 전체 비용이 비교적 작지만 설비투자가 가장 큰 웨이퍼 제조가 크게 빈다. 한국·대만은 제조가 강한 대신 EDA·장비·설계가 빈다. 어느 나라도 모든 단계에서 1등이 아니므로, 완전 자급은 어느 나라에도 수천억 달러짜리 계획이다. 그래서 현실의 정책은 "모든 것"이 아니라 가장 취약한 몇 단계를 고르는 형태로 나타난다.
시장이 줄면 손익분기는
수출 통제는 파는 쪽에도 비용이다. AX-1은 TPP 16,000으로 기준 4,800을 넘기 때문에 통제 대상 지역에는 허가 없이 팔 수 없다. 판매 가능한 시장이 줄면 설계비(NRE) 5억 달러를 회수하는 데 걸리는 시간과 연간 이익이 달라진다. 아래 도넛은 AX-1의 잠재 수요를 지역별로 나눈 가정이다. 조각을 눌러 막아 보자.
판매 가능 시장이 줄면 AX-1의 손익분기는?
AX-1처럼 개당 이익이 2만 달러가 넘으면 손익분기 판매량(약 2.4만 개)은 시장이 줄어도 그대로다. 달라지는 것은 그 개수를 파는 데 걸리는 시간과 첫해에 쌓이는 이익, 즉 다음 세대를 개발할 재원이다. 판매가가 경쟁으로 함께 떨어지면 이야기가 달라진다. 시장이 반으로 줄고 가격까지 내려가면 차세대 개발비를 대지 못하는 지점이 금방 온다. 통제는 받는 쪽의 공급만이 아니라 파는 쪽의 규모의 경제도 건드린다.
AX-1: 국경에서 정해지는 것
TPP 16,000, 판매 가능 시장 약 80%, 미국 생산 시 개당 약 +380달러
AX-1의 수출 통제 지표는 TPP = 2,000 TFLOPS(FP8) × 8비트 = 16,000으로 2023년 기준 4,800의 3배를 넘고, 성능 밀도는 16,000 ÷ 806 mm² ≈ 19.9로 기준 5.92의 3배를 넘는다. A 영역 밖으로 나가려면 연산 성능을 약 70% 줄여야 하며, 그렇게 만든 축소판도 다이가 그대로면 통보·심사 영역에 남는다.
잠재 수요의 약 20%(교육용 가정)가 통제 대상 지역이면 첫해 판매는 40만 개에서 약 32만 개로, 매출은 약 100억 달러에서 약 80억 달러로 준다. 손익분기 판매량(5억 ÷ (25,000 − 4,257) ≈ 2.4만 개)은 그대로지만 매달 쌓이는 이익이 약 20% 줄어든다. 웨이퍼를 미국 팹에서 받으면 웨이퍼 원가 비율(보조금 30% 반영 시 약 1.13배)과 미국 패키징 비용 때문에 개당 원가가 약 4,257달러에서 약 4,640달러로 오르고, 매출총이익률은 약 83%에서 약 81%로 내려간다. 보조금이 없으면 개당 약 +560달러다.
핵심 정리
- 정부의 반도체 정책 도구는 수출 통제, 거래 제한 명단, 보조금·세액공제, 국가 펀드다. 2019년 이후 통제와 육성이 서로의 반응으로 함께 늘었다.
- 2023년 미국 규정은 칩 성능을 TPP(TOPS × 비트 길이)와 성능 밀도(TPP ÷ 다이 면적)로 잰다. TPP 4,800 이상이거나, 1,600 이상이면서 밀도 5.92 이상이면 허가 대상이다(단순화).
- 통제는 칩에서 장비·EDA·HBM으로 넓어졌고, 해외직접생산규칙으로 미국 밖에서 만든 제품에도 적용된다. 장비 강국(미국·일본·네덜란드)이 함께 움직이면 대체 공급원이 거의 없다.
- 공급은 가장 부족한 입력에 묶인다. 입력이 많은 첨단 제품(AI 가속기)이 통제에 가장 취약하고, 성숙 공정 제품은 영향이 작다.
- 같은 팹의 10년 비용은 미국·독일이 대만보다 약 3분의 1 높다는 추정이 있다. 인건비·건설비·건설 기간이 주요 원인이고, 보조금 30% 안팎이 격차의 절반 이상을 메운다.
- 모든 단계 자급에는 세계 합계 약 1조 달러의 선행 투자와 약 35~65%의 가격 상승이 따른다는 추정이 있다(SIA·BCG). 현실의 정책은 취약한 몇 단계를 고른다.
확인 퀴즈
FP16에서 dense 400 TFLOPS, 다이 면적 500 mm²인 가상의 칩이 있다. TPP와 성능 밀도는?
2023년 개정에서 TPP와 함께 성능 밀도 기준을 둔 이유로 가장 알맞은 것은?
"통제의 파급" 모델에서 EUV와 첨단 장비를 끊었을 때 차량용 MCU의 공급이 크게 줄지 않는 이유는?
판매 가능 시장이 20% 줄었을 때 AX-1(개당 이익 약 2만 달러, NRE 5억 달러)에 생기는 변화로 맞는 것은?