화웨이의 새로운 반도체 네트워크 내부
화웨이와 계열 반도체 기업들이 중국 전역에서 인수와 공장 건설, 생산능력 확충 계획을 가속하고 있다. 스마트폰 프로세서부터 데이터센터용 AI 가속기까지 뒷받침할 자립형 반도체 공급망을 국내에 구축하는 것이 목표다. 이러한 움직임은 실제 공장 건설과 소재·반도체 장비 투자의 급증, 과거 각자 움직이던 공급업체들을 통합하는 화웨이의 역할 확대에서 드러난다.
사업 범위는 넓다. 핵심 제조 장비와 포토레지스트·특수 화학제품, 패키징·테스트 장비, 설계도를 반도체로 구현하는 데 필요한 전자설계자동화(EDA) 소프트웨어에 이르기까지 활동이 이어진다. 선전에서는 화웨이 및 주요 협력사와 연계된 세 곳의 생산시설이 지방정부 지원 금융을 바탕으로 추진되고 있다. 화웨이가 한 곳을 운영하고, 반도체 장비업체 시캐리어와 메모리 제조업체 스웨이슈어가 나머지 두 곳을 운영한다. 인력과 노하우가 시설 간에 오가면서 공정 개발과 문제 해결을 공동으로 진행할 수 있다.
이 같은 건설 사업의 배경에는 2019년 미국의 수출 통제 대상이 된 뒤 속도를 낸 투자 프로그램이 있다. 공개 집계에 따르면 화웨이와 관련 펀드는 반도체 관련 기업 60여 곳에 투자했다. 계열사들은 이제 중국 내 경쟁사들을 통합하고 생산능력을 확대하며 수입 부품을 대체할 제품을 내놓고 있다. 메이트 스마트폰 시리즈 같은 주력 기기와 어센드 AI 프로세서 등 데이터센터 제품에 필요한 공급을 확보하고 해외 핵심 병목에 대한 노출을 줄이는 것이 목표다.
화웨이가 반도체 공급망을 재건하는 이유
수출 통제는 중국 구매업체가 첨단 로직 반도체와 AI 가속기, 반도체 제조 장비, 설계 소프트웨어를 구매하는 데 제약을 가한다. 미국은 2019년 이후 여러 차례 규정을 강화하며 고대역폭 메모리와 최신 AI 모델 등을 통제 대상에 추가했다. 일본과 네덜란드 등 주요 협력국도 노광 장비와 기타 장비에 대한 통제에 동참했다. 올해 대만은 화웨이와 중신궈지(SMIC)를 민감한 기술 거래에 승인이 필요한 기업 명단에 추가했다. 이 조치로 과거 대만에서 중국 고객사로 공급되던 반도체 설계 지원과 특수 소재 확보가 어려워졌다.
제약이 커지자 화웨이는 핵심 투입재를 대체하고 개발 경로를 바꿔야 했다. 규제 이전에는 인텔과 퀄컴, 브로드컴, TSMC에 의존했다. 통제가 시행된 뒤에는 웨이퍼 제조의 SMIC, 디스플레이의 BOE테크놀로지 등 국내 공급업체와의 관계를 강화했다. 소프트웨어 분야에서는 더 이상 사전 탑재할 수 없게 된 구글 모바일 서비스를 대체하기 위해 하모니OS를 개발했고, 수익원을 다각화하고자 클라우드와 기업용 서비스도 확대했다.
중국 정부도 정책과 자금 지원으로 이러한 움직임에 힘을 보탰다. 반도체 대기금과 현행 5개년 계획을 비롯한 국가 프로그램이 노광 기술과 소재, 첨단 패키징, 설계 소프트웨어에 자원을 투입한다. 지도부 개편으로 과학기술 의사결정도 중앙집중화됐다. 이런 맥락에서 화웨이는 통신업계 선두 기업에서 공급망 조정자로 역할을 바꾸며 장비업체와 소재 기업, 반도체 설계업체를 자립을 목표로 하는 공동 공급망에 끌어들이고 있다.
현장에서 진행되는 사업 확충
선전에서는 화웨이와 협력사 연계 시설 세 곳이 서로를 지원하도록 설계됐다. 화웨이는 스마트폰 프로세서와 어센드 AI 칩을 겨냥한 생산라인을 운영한다. 시캐리어는 웨이퍼 제조 장비와 공정 엔지니어링을 제공하고, 스웨이슈어는 메모리에 주력한다. 지방 자금이 이 단지를 지원하며, 필요에 따라 공동 인력이 시설 사이를 오간다. 단일 수직계열화 공장이라기보다 중앙 프로그램 사무국의 관리 아래 전문 공급업체들이 연결된 내부 네트워크에 가깝다.
기술 경로는 사용이 제한된 극자외선(EUV) 대신 중국 내에서 이용할 수 있는 심자외선(DUV) 노광 기술을 활용한다. DUV는 한 번의 노광으로 가장 미세한 패턴을 구현할 수 없어, 엔지니어들은 패턴을 여러 차례 정렬해 나누어 새기는 다중 패터닝을 사용한다. 화웨이는 스페이서와 정밀한 식각 순서를 이용해 DUV로 매우 미세한 선을 만드는 자기정렬 4중 패터닝 기술 특허를 확보했다. 이 방식은 7나노미터급 공정에서 볼 수 있는 선폭을 구현할 수 있지만 비용이 늘고 수율과 처리량 관리가 어려워진다.
설계 소프트웨어도 또 다른 핵심 요소다. 전자설계자동화(EDA)는 반도체 아키텍처를 특정 제조 공정에 맞는 레이아웃으로 바꾸는 도구 모음이다. 주요 EDA 도구 상당수는 미국에서 개발돼 사용 허가에 제약이 따른다. 중국 업체들은 DUV 기반 공정에 필요한 공백을 메우기 위해 나서고 있다. 시캐리어와 연계된 치윈팡은 최근 자체 지식재산권을 보유한 EDA 제품 두 종을 선보였다. 화웨이는 이 설계 흐름을 자사 수요에 맞게 검증하고 조정하며, 통제가 적용되는 분야에서 수입 도구를 단계적으로 대체하는 것으로 알려졌다.
소재와 테스트 분야도 나란히 발전하고 있다. 노광에 쓰이는 감광성 코팅인 포토레지스트는 공급 병목이 돼 왔다. 화웨이가 소수 지분을 보유한 장쑤 HHCK 어드밴스드 머티리얼스는 생산 규모를 키우고 제품군을 넓히기 위해 중국 내 경쟁사를 인수했다. 화웨이는 화학제품 분야에서 글로벌 기존 업체들과 경쟁할 수 있는 종합 공급업체로 주하이 코너스톤을 육성하고 있다. 후공정 분야에서는 맥스원 세미컨덕터가 웨이퍼와 테스트 장비를 연결하는 정밀 부품인 MEMS 프로브 카드 시장에서 세계 선두권에 진입했다. 화웨이의 허블 투자 부문은 맥스원의 주요 주주다. 맥스원은 현지 시장에서 조달한 자금으로 아직 수입에 의존하는 투입재를 국산화하고, 중국 내 주요 반도체 설계업체와 파운드리, 외주 조립·테스트 업체를 위한 생산을 확대할 계획이다.
투자 지도
화웨이 투자 부문은 2019년 이후 다양한 공급업체에 초기 자금을 제공해 왔다. 허블은 수출 통제로 드러난 공백을 메우는 장비·소재·테스트 기업에 투자했다. 화웨이가 소수 지분을 보유한 버틸라이트는 통신 장비와 데이터센터 네트워크의 기반이 되는 광학·전력 전자용 화합물 반도체 신규 시설을 열었다. 상하이 윈씬과 에어로테크는 고속 연결과 반도체 장비 하위 시스템을 지원하는 광전자공학 및 모션 제어 부문의 생산을 확대하고 있다. 전자 소재와 포토레지스트 분야에서도 현지 기업들이 규모와 공정 역량을 확보하기 위해 경쟁사를 인수하면서 공급 기반이 확대되고 있다.
전략은 일관적이다. 화웨이는 소수 지분 투자로 위험을 분산하고 필요한 곳에 엔지니어를 지원한 뒤, 현지 대표 기업이 기술을 성숙시킬 수 있도록 필요한 물량을 주문한다. 병목이 나타나면 관련 기업들은 인수나 집중적인 연구개발로 공백을 메운다. 이러한 방식은 이제 소재와 포토레지스트, EDA, 장비 전반에서 나타난다. 컴퓨팅 분야에서 화웨이는 어센드 AI 가속기와 서버용 CPU 개발을 계속하고 있으며, 노광 기술의 제약을 보완하기 위해 성능을 높이는 첨단 패키징에도 투자하고 있다. 중국은 개방형 명령어 세트인 RISC-V도 적극 도입하고 있으며, 대형 인터넷 기업들은 라이선스 장벽을 피할 수 있는 도구와 운영체제를 개발하고 있다.
화웨이 계획을 좌우하는 제약
EUV는 여전히 사용할 수 없으며, 이 현실이 모든 계획에 영향을 미친다. DUV 기반 다중 패터닝으로 더 미세한 선폭을 구현할 수 있지만 노광 횟수와 공정 단계가 늘어 비용이 상승하고 수율도 낮아진다. 첨단 투입재 상당수는 대규모로 대체하기 어렵다. 고대역폭 메모리와 일부 패키징 필름, 첨단 계측 장비, 최첨단 증착 장비는 여전히 해외 업체가 주도한다. 중국산 대안이 발전하고 있지만, 복잡한 장비와 소재를 일정에 맞춰 대량 생산 단계까지 끌어올리기는 쉽지 않다.
AI 소프트웨어 생태계도 과제다. 고성능 가속기가 성공하려면 성숙한 소프트웨어 생태계가 뒷받침돼야 한다. 엔비디아는 오랜 기간 CUDA를 구축해 컴파일러와 라이브러리, 개발자들의 사용 습관으로 진입 장벽을 만들었다. 화웨이와 다른 중국 기업들은 자사 칩에 최적화된 컴파일러와 프레임워크를 개발하고 있으며, 여러 성의 컴퓨팅 클러스터를 연계하는 국가 프로젝트가 이를 지원한다. 진전은 있지만 개발자들이 옮겨가는 데는 시간이 걸린다. 새로운 수출 통제가 시행되면 사양이나 공급업체를 급히 바꿔야 할 수도 있다. 이에 화웨이는 개별 기술 성과에 관심이 쏠리는 것을 줄이기 위해 사업 일부를 공개하지 않고 협력사를 통해 추진하고 있다.
글로벌 공급망에 미치는 영향
반도체 시장은 서로 겹치는 지역별 블록으로 분화되고 있다. 화웨이의 사업 확장은 중국에 성숙 공정과 중간급 로직 반도체를 국내 장비와 소재로 뒷받침할 수 있는 보다 완전한 생태계를 제공하며, 첨단 제품을 위한 DUV 기술의 한계도 밀어붙이고 있다. 글로벌 기업들은 더 긴 납기와 엄격한 규제 준수 심사에 직면하고 있으며, 각국 규정을 충족하기 위해 현지 조달 자재명세서를 마련해야 한다. 조달 담당자는 부품에 통제 대상 기술이 포함됐는지, 공급업체가 미국·대만·유럽의 제재 명단에 올라 있는지 확인해야 한다.
미국 반도체 기업들은 중국 판매 감소로 매출과 일자리에 타격을 입었다. 이런 여파는 워싱턴에서 세액공제와 일방적인 규제를 피하기 위한 동맹국 간 공조 강화 논의를 촉진했다. 미국 내 파운드리 생산 기반을 확대하면 공급망 회복력을 높일 수 있다. 한편 중국의 28나노미터·40나노미터·55나노미터 공정 생산능력 확대는 전력관리 칩과 이미지 센서, 마이크로컨트롤러 등 최첨단 제품이 아닌 부품에서 새로운 의존성을 낳는다. 화웨이가 현지 공급업체를 통합하면서 중국 반도체 생태계의 회복력은 높아지고 있지만, 최첨단 분야의 격차는 여전하다. 결과적으로 지역별 공급망 중복은 늘고 규정 준수 비용은 커지며 국가 간 기술 공유 속도는 느려지는 반도체 시장이 형성되고 있다.
핵심 요점
- 화웨이와 계열사들은 중국에 자립형 반도체 공급망을 구축하기 위해 인수와 공장 건설을 가속하고 있다.
- 2019년 이후 60건이 넘는 투자가 소재와 장비, EDA, 패키징, 테스트 분야를 대상으로 이뤄졌다.
- 선전에서는 화웨이와 시캐리어, 스웨이슈어가 운영하는 세 곳의 시설이 지방정부 지원 아래 인력과 기술을 공유한다.
- 화웨이는 다중 패터닝을 활용한 DUV에 의존하며, 첨단 공정에 다가가기 위한 자기정렬 4중 패터닝 특허를 보유하고 있다.
- 중국산 EDA 제품이 등장하고 있으며, 치윈팡은 현지 공정에 맞춘 도구를 출시했다.
- 소재 사업 확대에는 포토레지스트와 화학제품이 포함되며, HHCK와 주하이 코너스톤은 수입품을 대체하기 위해 생산을 확대하고 있다.
- 허블이 주주로 있는 맥스원은 MEMS 프로브 카드 분야에서 세계 선두권에 진입해 테스트 역량 강화에 나섰다.
- 대만은 동맹국의 수출 통제 정책에 맞춰 화웨이와 SMIC와의 거래를 제한하고 있다.
- 화웨이는 어센드 AI 칩을 개발하고 하모니OS를 발전시키는 한편, 시스템 성능 향상을 위해 첨단 패키징을 확대하고 있다.
- EUV 장비와 고대역폭 메모리, 첨단 소재, 소프트웨어 생태계 성숙도는 여전히 핵심 제약으로 남아 있다.
