홋카이도를 세계적인 반도체 허브로 탈바꿈시키려는 일본의 야심 찬 계획

일본 반도체 부활의 중심에 홋카이도가 선 이유

홋카이도는 젖소 목장과 라벤더 밭, 깊은 눈으로 유명하지만, 이제 한 세대 만에 가장 공격적인 일본의 산업 육성책이 펼쳐지는 현장이 됐다. 신치토세 공항 인근 지토세 외곽에서는 크레인과 클린룸 시공업체들이 도시의 모습을 바꾸고 있다. 목표는 단순하면서도 대담하다. 첨단 반도체 제조의 새로운 시대를 일본 안에 뿌리내리고, 자동차와 휴대전화부터 데이터센터와 인공지능까지 모든 분야에 쓰이는 반도체의 해외 공급 의존도를 줄이는 것이다.

사업의 선봉에는 도쿄의 강력한 지원과 일본 주요 산업 대기업 8곳의 출자를 받아 2022년 설립된 신생 파운드리 라피더스가 있다. 라피더스는 단기간에 협력을 통해 선도 공정 기술 노하우를 확보하고, 홋카이도에 극자외선(EUV) 노광 장비를 설치했으며, 파일럿 라인에서 작동하는 2나노미터(nm) 시제품을 생산했다. 회사는 이번 10년 후반 양산을 목표로 한다. 일정대로 진행된다면 일본은 수십 년 만에 처음으로 대만 TSMC, 한국 삼성전자와 함께 최첨단 반도체 생산국 대열에 복귀하게 된다.

걸린 것은 많다. 세계 반도체 시장은 매년 수천억 달러 규모다. 자동차 제조사들이 전동화에 나서고 클라우드 기업과 스타트업들이 AI 도입에 경쟁적으로 뛰어들면서 수요가 늘고 있다. 팬데믹 기간의 공급 차질은 반도체 공급망이 얼마나 취약할 수 있는지 드러냈다. 한때 세계 반도체의 절반 이상을 생산했지만 현재는 점유율이 작은 일본에, 핵심 반도체 생산을 되찾는 일은 경제 안보의 문제이기도 하다.

라피더스는 어떤 회사이며 지토세에서는 무엇을 추진하나

라피더스는 도요타, 소니, NTT, 소프트뱅크, 키옥시아, 덴소, NEC, MUFG가 참여하고 경제산업성이 전략적으로 지원하는 컨소시엄 형태로 출범했다. 회사는 IBM으로부터 핵심 2nm 로직 기술을 라이선스받고 벨기에 연구기관 imec과 협력에 나섰으며, 지토세에 IIM 1이라는 신공장을 짓기로 했다. 풍부한 산업용 부지, 전력과 물 공급 여건, 인력과 민감 장비의 물류 시간을 단축할 공항이 있다는 점이 입지 선정에 작용했다.

IIM 1의 설계에는 기술적 요구와 지역적 특색이 함께 반영됐다. 단지는 홋카이도 풍경과 조화를 이루도록 잔디로 덮이고 있다. 현지 당국은 이곳이 일본 다른 지역보다 대규모 지진 발생 가능성이 비교적 낮다고도 설명한다. 라피더스는 2nm급 게이트올어라운드 트랜지스터용으로 설계된 완전 자동화 이송 시스템과 차세대 공정 장비를 설치하고 있다.

이 장비군의 핵심은 극자외선(EUV) 노광 기술이다. 라피더스는 최첨단 공정의 대량 생산이 가능한 EUV 장비 가운데 널리 공급되는 유일한 모델인 ASML TWINSCAN NXE:3800E를 인도받았다. 회사는 2025년 초 파일럿 라인을 가동한 뒤 2nm 시제품의 작동을 확인했다. 수율과 품질 목표를 달성하면 2027년 양산에 들어간다는 계획은 여전히 유효하다.

베테랑 반도체 엔지니어인 고이케 아쓰요시 라피더스 최고경영자(CEO)는 빠른 속도로 사업을 추진하는 한편, 국제 협력과 신속한 실행의 중요성을 분명히 강조해 왔다.

그의 발언을 소개하기에 앞서 역할을 짚어둘 필요가 있다. 고이케는 라피더스를 이끌며 지토세 사업을 시작부터 총괄해 왔다. 그는 개발 속도와 해외 기술 보유 기업과의 협력 가치를 강조해 왔다.

일본에서 처음으로 2nm 시제품 제조에 성공했으며, 일본과 전 세계에서 전례 없는 속도로 이뤄냈습니다.

고이케는 협력이 팀의 신속한 추진에 어떻게 기여했는지, 또 단순히 생산 규모로 경쟁하기보다 빠른 맞춤형 생산을 통해 경쟁하려는 이유도 강조했다.

이 수준의 기술을 확보하려면 글로벌 기업과의 제휴가 필수입니다. 우리의 강점은 속도입니다. 다른 기업보다 3~4배 빠르게 반도체를 생산하고 공급할 수 있습니다.

야심만으로 성공이 보장되는 것은 아니다. 과거에도 많은 신규 진입 기업이 어려움을 겪었던 것처럼, 라피더스는 파일럿 라인에서 소자 작동을 입증하는 단계를 넘어 안정적인 양산에 도달해야 한다.

첨단 반도체 제조에 홋카이도가 적합한 이유

첨단 반도체 공장에서는 입지가 중요하다. 경영진과 당국자들이 거듭 강조하는 홋카이도의 장점은 여러 가지다. 물이 풍부하고, 시원한 기후는 데이터센터와 시설 냉각에 도움이 되며, 혼잡한 도시 지역에 비해 개발 가능한 넓은 부지가 많다. 풍력과 수력, 태양광 발전을 통한 재생에너지 잠재력도 커서 시간이 지나면 반도체 생산의 막대한 전력 수요를 일부 상쇄할 수 있다.

이러한 자연적 장점은 정책적 노력과 결합하고 있다. 홋카이도 반도체·디지털 산업 진흥 비전은 투자자를 유치하고 지역 전반에 혜택을 확산할 집적지를 조성한다는 목표를 담고 있다. 이미 협력업체들이 라피더스를 따라 지토세로 들어오고 있다. ASML, 도쿄일렉트론, 어플라이드 머티어리얼즈, 램리서치 등 장비·소재 분야 선도 기업들이 신공장에 서비스를 제공하기 위해 현지 거점을 마련하기 시작했다. imec을 비롯한 연구 협력기관들도 대학과 교육기관과 협력해 인재를 양성하고 공동 프로젝트를 추진하고 있다.

공항 주변 지역에서는 숙련 인력과 주택, 서비스, 물류 수요가 늘면서 지역에 미치는 영향이 가시화되고 있다. 지토세시 도시계획 담당자들은 숙박 시설과 교통망을 정비하고 있으며, 건설업부터 음식점까지 여러 업종의 기업이 엔지니어와 기술자, 그 가족의 유입에 대비하고 있다.

자금 조달 문제

일본은 첨단 반도체 생산을 자국으로 되돌리기 위해 막대한 투자를 하고 있다. 이 사업은 단일 공장을 훨씬 넘어선다. 국내외 제조업체 보조금, 연구 프로그램, 경제 안보를 중심에 둔 새로운 법률이 포함된다. 그럼에도 최첨단 기술을 따라잡는 데 드는 비용은 어떤 기준으로 봐도 막대하다.

비용은 얼마나 들까

업계 추산에 따르면 라피더스가 초기 양산에 필요한 자금은 약 5조 엔이다. 정부 지원은 이미 수십억 달러에 이르며, 2024년 말에는 AI와 반도체를 위한 추가 지원책도 발표됐다. 보도에 따르면 도쿄는 2025 회계연도에 1,000억 엔을 추가 투자할 계획이다. 이는 국내 생산 역량을 키우려는 국가적 추진에 속도를 내면서 정부가 최대주주가 되는 계기가 될 수 있다. 보조금과 세제 혜택, 보증의 구체적인 구성은 예산마다 달라지지만 방향은 일관된다. 일본 내 첨단 생산을 시작하기 위해 공적 지원을 확대하는 것이다.

공적 자금과 정책 수단

보조금은 정책 사업과 병행된다. 일본의 경제안전보장추진 제도는 핵심 공급망 확보를 목표로 한다. 정부는 롬(ROHM) 등 기업을 중요 제품 공급자로 지정했으며, 히로시마 시설 확장을 위해 마이크론 같은 메모리 업체에도 지원을 제공해 왔다. 그 밖에 첨단 반도체 기술센터를 통한 연구 지원과 외국인 투자 유치 인센티브도 있다. 한편 TSMC는 구마모토 신공장 건설 지원을 받았다. 이 공장들은 이미 12~28nm 제품을 생산하고 있으며, 2027년 무렵 가동을 시작할 두 번째 공장도 건설 중이다.

라피더스에 대한 공적 지원은 초기 위험을 줄여주지만, 상당한 민간 투자를 유치하고 고객을 확보·유지하는 데 필요한 경영 규율까지 대신해 주지는 않는다. 비판론자들은 보조금에 영구적으로 의존할 수 있다고 우려한다. 찬성론자들은 과감한 자금 지원이 없으면 일본이 더 뒤처질 것이라고 주장한다. 성패는 라피더스가 시제품을 고객이 신뢰하는 안정적이고 수율 높은 제품으로 얼마나 빨리 전환할 수 있는지에 달려 있다.

2nm 기술 경쟁

라피더스가 내건 핵심 목표는 2nm로, 세계적 수준의 경쟁사들과 맞붙게 된다. 이 기술이 무엇을 의미하는지 알면 기대와 과제의 양쪽을 이해하는 데 도움이 된다.

2nm가 실제로 의미하는 것

7nm, 3nm, 2nm 같은 공정 노드 명칭은 업계에서 쓰는 약칭이다. 더는 반도체 칩의 단일한 물리적 치수를 가리키지 않는다. 대신 더 작은 구조, 새로운 트랜지스터 설계, 더 촘촘한 배선이 적용된 공정 기술 세대를 나타낸다. 이 수준에서는 선도 파운드리들이 게이트올어라운드 트랜지스터를 사용한다. 이 구조는 채널 여러 면을 게이트로 감싸 제어력을 높이고 누설 전류를 줄인다. 그 결과 이전 공정에 비해 같은 클럭 속도에서 더 높은 성능과 더 낮은 전력 소모를 구현할 수 있다.

EUV가 중요한 이유

이러한 공정 노드로 나아가려면 극자외선(EUV) 노광 기술이 필요하다. EUV는 이전 세대의 심자외선 장비보다 훨씬 짧은 파장의 빛을 사용해 미세 구조를 더욱 정밀하게 패터닝할 수 있다. EUV 스캐너를 만드는 회사는 ASML뿐이다. 라피더스가 설치한 NXE:3800E는 가장 첨단인 로직 공정에서 높은 처리량을 내도록 설계됐다. 복잡한 장비를 설치하고 가동하는 일 자체가 중요한 이정표다. 전문 기술과 초청정 환경, 수십 곳의 공급업체 간 긴밀한 조율이 필요하기 때문이다.

가장 어려운 과제는 수율

파일럿 라인에서 작동하는 소자를 생산하면 공정 조합이 제대로 기능할 수 있음을 입증한 셈이다. 하지만 양산은 다르다. 파운드리는 한 장의 웨이퍼에서 엄격한 성능과 신뢰성 목표를 충족하는 칩의 비율, 즉 수율을 높게 유지하면서 매달 수천 장의 웨이퍼를 공급해야 한다. 수율을 높이는 데는 시간과 자본, 고객과의 반복적인 개선 작업이 필요하다. TSMC와 삼성전자는 이 분야에서 풍부한 경험을 쌓았으며, 이것이 두 회사가 최첨단 시장을 주도하는 이유 중 하나다. 라피더스가 경쟁하려면 공정 제어와 결함 감소, 장비 가동 시간을 신속히 개선해야 한다.

경쟁 구도도 바뀌고 있다. TSMC는 초기 2nm 작업에 착수했고 3nm 공정도 계속 개선하고 있다. 삼성전자는 자체 2nm 일정을 제시하고 있다. 인텔은 인텔 18A 공정을 추진 중이다. 업계에서는 대략 1.8nm급으로 설명하지만, 인텔의 공정 명명법은 다르다. 여러 선도 기업이 매년 공정을 개선하는 치열한 경쟁이 이어지고 있는 셈이다.

고객과 경쟁사, 전략

공장 건설만큼이나 고객 확보도 중요하다. TSMC와 삼성전자는 휴대전화 제조사, 클라우드 기업, 반도체 설계사와 오랫동안 관계를 맺어왔다. 이러한 협력 관계는 설계 선택에 영향을 주고 공동 입지 개발로 이어지기도 해 신규 진입 기업이 기존 업체를 대체하기 어렵다.

라피더스는 속도와 고객 중심 전략으로 경쟁하겠다고 밝혔다. 고객 요구에 맞춘 첨단 로직의 빠른 맞춤형 생산을 제공한다는 구상이다. 이는 최근 공급 부족을 겪은 뒤 더 예측 가능한 현지 공급을 원하는 일본 자동차 제조사와 산업 기업에 매력적일 수 있다. 초기 제품 개발 주기 동안 빠른 반복 작업이 필요한 AI 반도체 설계사에도 선택지가 될 수 있다. 라피더스는 고객과의 관계를 구축하기 위해 미국 사무소를 열었고, 2025년 홋카이도에서 고객 행사를 열어 진척 상황을 소개하고 잠재 고객과 교류했다.

한편 일본 반도체 생태계 전반에도 활기가 돌고 있다. 키옥시아는 도쿄의 지원을 받아 욧카이치와 기타카미 시설을 확장했다. 도시바는 이시카와현에 새 공장을 지었다. 마이크론은 수십억 달러 규모의 보조금을 받아 히로시마 생산 능력을 확대하고 있다. 삼성전자는 요코하마에 연구개발 거점을 마련하고 있다. TSMC의 구마모토 진출로 규슈에서는 이미 공급업체가 늘고 임금이 오르며 지역 인프라가 개선됐다. 한 공장이 더 큰 산업 집적지를 끌어들일 수 있다는 점을 보여주는 사례다.

인재와 지역사회

기계만으로 반도체를 만들 수는 없다. 새 공장에는 공정 엔지니어와 장비 기술자부터 시설·안전·물류 담당자까지 수천 명의 숙련 인력이 필요하다. 일본 반도체 업계는 노동력 부족에 직면해 있으며, 향후 몇 년 동안 엔지니어가 수만 명 부족할 것으로 추산된다. 홋카이도는 인재가 북쪽으로 이주해 정착하도록 설득해야 한다.

훈련과 교육

라피더스는 홋카이도대 등 교육기관과 협력해 미래 채용 인력의 기반을 마련하고 있다. 국가 계획에는 산업계와 함께 연구와 교육을 조율하는 첨단 반도체 기술센터가 포함돼 있다. 노광, 식각, 증착, 계측, 패키징, 통신 분야의 역량 개발을 앞당기기 위해 전문가가 강의하는 과정을 마련할 계획이다. 이 프로그램은 신규 졸업생뿐 아니라 인접 분야에서 전직하려는 중견 경력자도 대상으로 한다.

이민과 주거

회사 경영진은 야심 찬 일정을 맞추려면 해외 전문 인력을 채용해야 한다고 인정한다. 대규모 노동력 유입에 대한 대중의 지지가 낮은 일본에서 이 문제는 여전히 민감하다. 지토세의 지방 당국은 유입될 노동자와 그 가족을 위해 주택과 지역 서비스를 준비하고 있다. 장기적으로 인재를 붙잡으려면 학교와 교통, 편의시설을 조율하는 일이 필수다.

전력은 인재와 운영 양쪽에 영향을 미치는 또 다른 요소다. 첨단 반도체 공장은 엄격한 품질 기준을 충족하는 막대한 양의 전력을 소비한다. 홋카이도에서는 수력과 풍력, 태양광 발전이 확대되고 있으며, 가동 중단을 감당할 수 없는 시설에 안정적인 기저부하 전력을 어떻게 공급할지를 두고 논의가 이어지고 있다. 지역 에너지 계획도 인재 채용과 교육과 함께 해결해야 할 실무 과제로 꼽힌다.

지정학과 공급망 안보

반도체는 전략적 경쟁의 중심에 있다. 도쿄의 추진책은 경제적 목표와 국가 안보 목적을 함께 추구하며, 정치·군사적 긴장으로 반도체 공급이 위축될 위험을 줄이려는 의도도 담고 있다. 대만해협 위기 우려가 커지면서 공급망의 지리적 다변화에 관심이 집중됐다. 일본은 최첨단 장비에 대한 수출 통제와 관련해 미국·유럽 파트너들과 보조를 맞췄다. 노하우를 공유하고 복원력 있는 공급망을 구축하기 위해 미국과 유럽의 연구기관 및 기업들과 긴밀히 협력하고 있기도 하다.

일본은 도쿄일렉트론, 신에쓰화학, JSR 같은 기업을 통해 소재와 특수 화학제품, 반도체 제조 장비 분야에서 여전히 강점을 보유하고 있다. 정책 당국은 이러한 강점에 첨단 로직 생산을 더해, 동맹국 시장과 긴밀한 관계를 유지하면서 현지 설계와 제조를 뒷받침하는 내수 시장을 만들고자 한다.

앞으로 주목할 점

향후 2년은 홋카이도의 승부수가 기대에서 실제 생산으로 이어질 수 있는지를 보여줄 것이다. 주요 이정표는 IIM 1 공정 장비의 지속적인 설치와 인증, 파일럿 라인의 꾸준한 생산, 유료 고객을 대상으로 한 시제품 반도체의 첫 출하다. 수율이 상승하고 주요 고객들이 반복 주문을 약속하는지도 지켜볼 만하다.

자금 조달은 계속 주요 쟁점으로 남을 전망이다. 정부는 추가 지원을 준비하고 있으며, 기술적 이정표를 일정대로 달성하면 민간 자본의 역할도 커질 것이다. 지토세의 인력 규모와 대학·교육기관의 채용 및 양성 속도를 보면 인재 격차가 줄어드는지 가늠할 수 있다. 안정적인 고품질 전력을 홋카이도에서 공급하기 위한 에너지 계획도 지역과 국가 차원의 논의에서 중요한 사안이 될 것이다.

일본 내 다른 지역에서는 TSMC의 구마모토 제2공장이 2027년 무렵 가동될 예정이다. 이는 라피더스의 양산 목표 시기와 겹쳐 일본이 첨단 제조업의 성장 거점을 여러 곳 동시에 뒷받침할 수 있는지를 시험하게 된다. 산업 집적 효과가 나타난다면 규슈와 홋카이도 양쪽의 지역 경제가 바뀔 수 있다.

핵심 요점

• 라피더스는 지토세에 EUV 스캐너를 설치하고 파일럿 라인을 가동했으며 2nm 시제품의 작동을 확인했다.
• 회사는 2027년 양산을 목표로 하며 최첨단 공정에서 TSMC, 삼성전자와 경쟁한다.
• 홋카이도는 부지와 물, 시원한 기후, 확대되는 재생에너지라는 장점을 갖췄으며 ASML과 도쿄일렉트론 같은 공급업체를 끌어들이고 있다.
• 양산에는 약 5조 엔의 막대한 자금이 필요하며, 정부는 추가 투자와 정책 지원을 계획하고 있다.
• 일본은 대규모 인재 부족에 대응하기 위해 첨단 반도체 기술센터를 통한 연구·교육과 보조금 지원을 병행하고 있다.
• 구마모토의 TSMC 공장과 마이크론, 키옥시아, 도시바, 삼성전자의 증설은 일본 반도체 산업 전반의 부활을 보여준다.
• 지정학과 경제 안보가 핵심 동인으로, 도쿄는 미국·유럽과 함께 복원력 있는 공급망을 모색하고 있다.
• 2025~2027년의 진척은 수율 향상, 고객 확보, 인력 확충, 공장의 연속 가동을 위한 안정적인 전력 공급에 달려 있다.