TSMC, 1nm 이하 칩 양산 선언… '앙스트롬 시대' 공식화

세계 최대 파운드리(위탁 생산) 업체 TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)가 1나노미터(nm) 이하 수준의 반도체 양산 계획을 공식화했다. 업계 보고서와 복수의 외신에 따르면, TSMC는 2029년까지 A10 공정의 시험 생산을 시작하고 2030년 전후 본격 양산에 돌입할 예정이다. 동시에 애플(Apple)은 A16(1.6nm) 노드를 건너뛰고 A14(1.4nm)를 직접 채택해 차세대 아이폰(iPhone)과 맥(Mac)을 구동할 칩을 선점하려는 것으로 광범위하게 전망된다. TSMC의 현재 파운드리 시장 점유율은 64%로, 삼성전자(12%)와 인텔(5% 미만)을 압도하는 상황에서 이 격차를 더욱 확대하려는 행보다.

애플의 '건너뛰기'가 전략인 이유

반도체 로드맵에서 특정 노드를 건너뛰는 것은 통상 기술적 준비 부족을 의미한다. 그러나 애플의 A16 우회는 정반대다. TSMC의 A14(1.4nm)는 기존 N2(2nm) 대비 최대 15% 성능 향상, 최대 30% 소비전력 절감, 트랜지스터 밀도 1.23배 향상을 제공한다. A14에 적용되는 나노플렉스 프로(NanoFlex Pro) 아키텍처는 칩 설계자에게 전력과 성능 간 트레이드오프를 더욱 세밀하게 제어할 자유도를 부여한다.

A16을 거칠 경우 개발 사이클과 제조 전환 비용이 늘어나는 반면, A14가 제공하는 절대적 성능 우위는 더 크다. 경쟁사 스마트폰이 N2 세대 칩을 탑재하는 시기에 애플은 이미 한 노드 앞선 실리콘을 장착하게 된다. '건너뛰기'는 나태함이 아닌 의도적인 선행 포지션 확보다. 한편 엔비디아(NVIDIA)는 A16의 첫 번째 고객이 될 것으로 예상돼, 파운드리-팹리스 간 전략적 분화가 뚜렷해지고 있다.

TSMC는 A14 양산을 위해 대만 중부과학공업단지에 팹(Fab) 25를 건설 중이며, 총 투자액은 약 48억 5,000만 달러에 달한다. 2027년 말 리스크 프로덕션(소량 시험 생산)을 시작해 2028년 하반기 본격 양산으로 전환할 계획이다.

1nm 이하로 가는 길 — A10의 기술적 도전

'서브 1nm(sub-1nm)'라는 표현은 업계의 마케팅적 표현으로, 물리적 게이트 길이가 실제 1nm 미만이 되는 것이 아니라 다수의 기술 지표를 결합한 '등가 스케일링(equivalent scaling)'으로 성능을 끌어올리는 방식이다.

TSMC는 국제전자소자학회(IEDM)에서 A10이 단일 실리콘 칩에 2,000억 개의 트랜지스터를 집적하고, 칩렛(chiplet) 기술과 통합 시 1조 개 이상의 트랜지스터를 구현하는 것을 목표로 한다고 밝혔다. A10 세대부터는 하이-NA 극자외선(high-NA EUV) 노광 장비가 양산에 적용될 것으로 전망되며, 이는 패터닝의 한계를 새로운 차원으로 끌어올린다. 더 장기적으로는 벨기에 반도체 연구 기관 imec의 로드맵에 따라 2032년 전후 CFET(Complementary FET) 트랜지스터의 실용화가 예정돼 있으며, 이를 통해 A7(0.7nm) 수준 노드의 등장도 가능성 있는 시나리오로 거론된다.

공정 로드맵 비교

경쟁사 현황 비교

N2 세대에서 TSMC의 수율이 삼성전자를 20%p 이상 앞서고 있다는 점은 A14·A10 세대에서도 격차가 유지될 가능성을 시사한다. 수율(yield)은 생산된 웨이퍼 중 정상 작동하는 칩의 비율로, 수율이 높을수록 단가 경쟁력과 공급 안정성이 높아진다.

이 흐름은 언제부터? — 무어의 법칙에서 앙스트롬 시대까지

반도체 집적도가 18~24개월마다 두 배로 증가한다는 '무어의 법칙(Moore's Law)'이 처음 제시된 것은 1965년이다. 이후 반세기 넘게 이 법칙은 산업의 나침반 역할을 했지만, 물리적 한계에 근접하면서 '법칙의 종언'이 반복적으로 예고됐다. 그러나 반도체 업계는 법칙의 둔화를 기술 혁신으로 극복해왔다.

2022년 TSMC의 N3(3nm) 양산 성공, 2025년 N2 진입은 나노미터 단위 경쟁이 사실상 '앙스트롬(Å, 0.1nm)' 단위로 전환되는 변곡점을 표시한다. 1.4nm는 14Å, 1nm는 10Å에 해당한다. 이는 단순한 숫자 경쟁이 아니라 트랜지스터 아키텍처 자체의 패러다임 전환을 의미한다.

2020년대 초 미중 기술 패권 경쟁이 격화되면서 반도체는 외교·안보 자산으로 재정의됐다. 미국의 반도체법(CHIPS Act)과 일본의 산업 지원 정책이 선도 파운드리 기업 투자를 촉진했고, TSMC는 이 환경에서 기술 및 자본 우위를 동시에 강화했다. 대만 집중 생산 체제는 지정학적 비판의 대상이기도 하지만, 기술적 관점에서는 설비 투자 밀도가 수율과 성능 향상에 직결된다는 논리가 일관되게 작동하고 있다.

앞으로 어떻게 될까 [전문가 분석]

A14의 2028년 양산과 A10의 2030년 양산이 계획대로 진행된다면, TSMC는 반도체 공정 패러다임을 10년 단위로 재정의하는 기업으로서의 위치를 더욱 공고히 할 가능성이 높다.

애플의 A14 선도 채택은 아이폰과 맥 제품군의 성능 차별화를 향후 23세대에 걸쳐 유지하는 전략적 기반이 될 가능성이 높다. 경쟁사인 퀄컴(Qualcomm), 미디어텍(MediaTek)이 같은 노드에 접근하는 데 12년의 시간 지연이 발생할 경우, 애플 프리미엄 생태계의 방어력은 더욱 강화될 수 있다.

삼성전자와 인텔이 1nm급 공정 목표를 2028~2029년으로 설정하고 있으나, 현재의 수율 격차를 단기간에 좁히기는 어려울 것이라는 전망이 우세하다. 삼성전자는 SF2 수율이 TSMC 대비 20%p 이상 낮은 상황에서 고객 유치에 어려움을 겪고 있으며, 이 격차가 A10 세대까지 이어질 경우 파운드리 시장의 구조적 재편보다는 TSMC 지배력의 지속 강화 시나리오가 현실화할 가능성이 높다.

High-NA EUV 장비는 기존 EUV 대비 2~3배 수준의 단가로, 장비 조달 능력과 운용 기술에서 앞서는 기업이 추가적인 진입 장벽을 형성할 가능성이 높다. TSMC가 이 고지를 선점한다면 2030년 이후 반도체 시장은 더욱 강한 과점 구조로 재편될 수 있다.

CFET 트랜지스터가 2032년 전후 실용화된다면, 인공지능(AI) 가속기·자율주행 칩·양자 컴퓨팅 인터페이스 등 차세대 컴퓨팅 플랫폼 전반의 재설계를 촉발할 가능성이 높다. 그 시대의 수혜자는 지금 이 순간 A10 로드맵을 차질 없이 실행하는 기업이 될 것이다.