일본의 사활을 건 반도체 부활: 기술적 위상 회복을 위한 야심과 동맹, 경쟁

반도체 주도권 탈환에 나선 일본의 대담한 도전

일본 최북단 섬의 바람 거센 도시 지토세에서 일본 산업사의 새로운 장이 빠른 속도로 펼쳐지고 있다. 2022년 설립된 정부 지원 반도체 스타트업 라피더스는 출범한 지 불과 3년 만에 세계에서 가장 앞선 반도체 가운데 하나인 2나노미터(2nm) 트랜지스터의 시험 생산에 성공해 글로벌 기술 업계를 놀라게 했다. 73세의 열정적인 엔지니어 아쓰요시 고이케가 이끄는 이 놀라운 성과는 한때 주도권을 쥐었지만 대만, 한국, 미국의 경쟁자들에게 밀려난 일본이 반도체 산업에서 다시 존재감을 되찾겠다는 의지를 보여준다.

그러나 일본이 반도체 산업 부활에 수십억 달러를 쏟아붓는 가운데, 그 성패는 기업 간 경쟁을 훨씬 넘어서는 의미를 지닌다. 반도체 경쟁은 이제 국가 안보와 경제 회복력, 기술 주권의 문제다. 세계가 지켜보고 있다. 일본의 야심 찬 도전은 결실을 볼 수 있을까, 아니면 치열한 글로벌 경쟁과 만만치 않은 국내 과제 앞에서 좌절할 것인가?

세계적 지배력에서 쇠퇴로: 일본은 어떻게 경쟁력을 잃었나

일본의 반도체 산업은 한때 세계가 부러워하는 존재였다. 1980년대 일본 기업들은 컴퓨터부터 가전제품까지 모든 기기의 핵심 부품인 D램(DRAM) 칩 글로벌 시장의 절반 이상을 장악했다. 그러나 미국과의 무역 분쟁, 급격한 엔화 가치 상승, 새롭게 부상한 로직 칩과 팹리스·파운드리 사업 모델로 전환하지 못한 점 등이 연이어 충격을 주며 일본의 위상은 급격히 추락했다. 2000년대에 들어 일본의 세계 반도체 시장 점유율은 약 10%까지 떨어졌다.

그 여파는 컸다. 일본의 전자제품 무역 흑자는 사라졌고, 2022년에는 적자로 돌아섰다. 코로나19 팬데믹은 글로벌 공급망의 취약성을 드러냈으며, 반도체 부족으로 일본의 핵심 자동차 산업이 타격을 입었다. 한편 미국과 중국의 기술 경쟁, 그리고 특히 세계 반도체 생산의 중심지인 대만을 둘러싼 지정학적 불안정성의 그림자는 해외 공급업체에 지나치게 의존하는 데 따르는 위험을 부각했다.

반도체가 중요한 이유: 국가 안보와 경제적 생존

반도체는 현대 기기의 ‘두뇌’로, 스마트폰과 전기차부터 인공지능(AI), 첨단 무기에 이르기까지 모든 분야를 가능하게 한다. JAPAN Forward가 지적하듯 반도체는 단순한 산업 제품이 아니라 국가 안보에 필수적인 전략 물자다. 최첨단 칩을 설계하고 제조하는 능력은 이제 경제적 자립과 기술 리더십에 필수적인 것으로 여겨진다.

이를 인식한 일본 정부는 반도체 자급을 최우선 과제로 삼았다. 2022년 제정된 경제안전보장추진법은 안정적인 반도체 공급을 시급한 국가 과제로 규정했다. 정책 당국은 글로벌 공급 차질이나 외교 정책상의 충격에 좌우되지 않고 일본과 동맹국의 수요를 충족할 수 있도록 하겠다는 의지를 보이고 있다.

라피더스: 일본 반도체 부활의 선봉

일본 부활 전략의 중심에는 경제산업성(METI)과 도요타, 소니, NTT, 소프트뱅크 등 산업계 대기업 컨소시엄의 지원을 받는 민관 합작회사 라피더스가 있다. 60억 달러를 넘는 정부 보조금과 추가 민간 투자를 바탕으로 라피더스는 2027년까지 2nm 로직 칩을 양산해, 잃어버린 20년의 기술 격차를 단 5년 만에 뛰어넘겠다는 목표를 세웠다.

이를 위해 라피더스는 글로벌 선도 기업들과 협력 관계를 맺었다. IBM은 첨단 GAA(Gate-All-Around) 칩 구조 기술을 제공하고, 벨기에 IMEC은 극자외선(EUV) 리소그래피 전문성을 지원한다. 라피더스는 집중 교육을 위해 엔지니어 150여 명을 IBM의 뉴욕 연구센터와 IMEC의 벨기에 연구소에 파견했다. 2023년 12월에는 네덜란드 공급업체 ASML로부터 EUV 장비를 도입한 최초의 일본 기업이 됐다. 이는 2nm 공정 제조를 위한 핵심 단계다.

2025년 7월, 라피더스는 홋카이도 공장에서 2nm 트랜지스터 시험 생산에 성공했다고 발표했다. 고이케 아쓰요시 최고경영자는 설립한 지 3년도 안 된 기업으로서는 “믿기 어려운 속도”라고 평가했다. 현재 시험 생산 라인은 핵심 검증 단계에 있으며, 브로드컴 같은 파트너사에 시제품을 납품하는 일이 사업의 향방을 가를 것으로 예상된다.

2nm 칩이 중요한 이유는 무엇인가?

‘2nm’라는 명칭은 실리콘 웨이퍼에 새겨지는 트랜지스터의 크기를 가리킨다. 트랜지스터가 작아지면 칩 하나에 더 많이 집적할 수 있어 성능과 에너지 효율이 향상된다. 이 칩은 AI, 고성능 컴퓨팅, 자율주행차와 6G 통신 같은 차세대 응용 분야에 필수적이다. 현재 TSMC, 삼성전자, 인텔 등 소수 기업만 2nm 기술 상용화를 놓고 경쟁하고 있어 라피더스의 야심은 더욱 대담하게 보인다.

일본의 다각적 전략: 보조금, 동맹, 생태계 구축

일본의 반도체 부활은 라피더스에만 국한되지 않는다. 정부는 2030년까지 650억 달러 이상을 투자해 국내 반도체 매출을 15조 엔 이상으로 세 배 늘리는 포괄적인 계획을 발표했다. 이 전략은 몇 가지 축을 중심으로 추진된다.

• 대규모 보조금: 일본은 2021년부터 2023년까지 반도체 부문에 3조9천억 엔(270억 달러)을 투입했다. GDP 대비 비중으로는 미국의 CHIPS법을 웃도는 규모다.
• 해외 투자 유치: 세계 최대 반도체 제조업체인 대만 TSMC는 소니, 덴소와 함께 구마모토에 공장을 열었고, 두 번째 공장도 계획하고 있다. 인텔과 마이크론 등 미국 기업들도 일본 내 사업을 확장하고 있다.
• 연구개발 거점: 2022년 설립된 최첨단 반도체 기술센터(LSTC)는 첨단 연구개발을 조율하고 해외 파트너들과 협력한다.
• 공급망 회복력: 일본은 반도체 제조에 필수적인 가스를 공급할 에어리퀴드의 신규 공기분리장치 등 핵심 인프라에 투자하고, 국내 소재·장비 공급업체를 지원하고 있다.
• 인력 양성: 심각한 엔지니어 부족에 직면한 일본은 특히 베트남 등 해외에서 인재를 유치하는 한편, 국내 교육 프로그램을 확대하고 있다.

이러한 노력은 일본의 제조 역량을 회복하는 데 그치지 않고, 안전한 첨단 반도체 공급망을 위한 미국 주도 동맹에서 일본을 필수적인 거점으로 자리매김하기 위한 것이다.

과제: 자금, 기술, 인력 부족

탄력이 붙고 있지만 일본의 반도체 부활에는 만만치 않은 장애물이 놓여 있다. The Diplomat과 East Asia Forum이 지적하듯 특히 세 가지 난관이 두드러진다.

1. 막대한 자본 조달 필요성

세계적 수준의 반도체 파운드리를 건설하는 일은 산업 분야에서 가장 많은 비용이 드는 사업 중 하나다. 라피더스가 양산에 이르려면 약 5조 엔(345억 달러)이 필요하지만, 지금까지 정부와 민간 투자자로부터 확보한 자금은 그 일부에 그친다. 새 법률에 따라 추가 공적 지원과 채무 보증이 가능해졌지만, 검증되지 않은 사업에 납세자 자금을 쏟아붓는 것이 타당한지 비판하는 목소리도 있다. 고이케 CEO는 회사의 자율성을 지키기 위해 민간 자금을 더 유치하는 데 적극적이지만, 실적이 없는 라피더스를 둘러싼 회의론은 여전히 크다.

2. 기술 이전의 ‘죽음의 계곡’

최첨단 연구를 안정적이고 수율 높은 대량 생산으로 연결하는 일은 악명 높게 어렵다. 이 단계를 흔히 ‘죽음의 계곡’이라고 부른다. 라피더스 엔지니어들은 IBM의 GAA 기술과 EUV 리소그래피를 익히기 위해 속도를 내고 있지만, 일본이 현재 보유한 최고 수준의 로직 칩 기술은 40nm 공정으로 선도 기업들보다 20년 뒤처져 있다. 2nm 시제품을 생산하더라도 일관된 품질을 유지하면서 상업 규모로 생산을 확대하는 일은 큰 난제다. 라피더스와 일본의 더 큰 야심이 성과를 거둘지는 이 격차를 메울 수 있는지에 달려 있을 수 있다.

3. 인재 부족

일본의 반도체 인력은 지난 수십 년간 크게 줄었고, 숙련 엔지니어 다수는 현재 50대이거나 해외에서 일하고 있다. 일본은 엔지니어 4만 명이 부족할 것으로 예상되며, 출산율 하락도 문제를 키우고 있다. 부족한 인력을 채우기 위해 일본 기업들은 베트남 대학과 협력하고 해외 인재를 채용하고 있지만, 숙련 인력의 안정적인 공급망을 구축하려면 수년이 걸릴 전망이다.

4. 경쟁이 치열한 시장에서 고객 확보

라피더스가 기술과 자금 문제를 해결하더라도 TSMC와 삼성전자가 주도하는 시장에서 고객을 확보해야 한다. 두 기업은 라피더스의 목표 시점보다 2년 앞선 2025년부터 2nm 칩 양산을 시작할 것으로 예상된다. 라피더스는 브로드컴과의 협력을 발표하고 실리콘밸리 기업들과 접촉하고 있지만, 사업을 유지할 만큼 충분한 주문을 확보할 수 있을지는 아직 불투명하다. 고이케 CEO는 더 빠른 납기와 전문 서비스를 앞세워 틈새시장을 공략하려 하지만, 수익성 확보까지의 길은 불확실하다.

전략적 동맹과 지정학적 체스판

일본의 반도체 부활은 미국과 중국의 경쟁이 격화되는 가운데 진행되고 있다. 미국과 일본, 네덜란드는 중국의 첨단 반도체 제조 기술 접근을 제한하기 위해 수출 통제를 조율해 왔다. 이에 따라 일본의 소재·장비 분야 전문성은 핵심적인 병목 지점으로 떠올랐다. 동시에 일본은 최대 교역국이자 세계 최대 반도체 소비국인 중국과 완전히 결별하는 데 신중한 태도를 보이고 있다. 2024년 5월 당시 총리였던 기시다 후미오는 중국, 한국과 함께 공급망 협력을 강화하고 공급 차질을 피하겠다고 약속했다.

이러한 섬세한 균형은 공급망을 다변화하고 미국·유럽과의 동맹을 강화하면서 역내 안정을 유지하려는 일본의 더 큰 전략을 반영한다. 라피더스와 IBM·IMEC의 협력, TSMC·인텔 등 해외 기업의 투자 유입은 이 접근법의 핵심이다. 일본은 흐름에 앞서 나가기 위해 첨단 패키징, 자동화, AI 연구에도 투자하고 있다.

생태계 구축: 인프라, 소재, 자동화

반도체 제조를 되살리려면 공장만으로는 부족하다. 일본은 이를 뒷받침하는 생태계에 대규모 투자를 하고 있다.

• 핵심 인프라: 에어리퀴드의 신규 공기분리장치 같은 사업은 반도체 제조와 재생에너지에 필요한 가스를 공급해 반도체와 친환경 기술 분야를 함께 뒷받침한다.
• 소재와 장비: 일본은 포토레지스트를 비롯한 반도체 제조 소재 분야의 세계적 선도국이며, JSR과 도쿄일렉트론 같은 기업이 핵심적인 역할을 하고 있다.
• 자동화와 후공정: 인텔과 일본 기업들의 협력은 조립과 검사 자동화를 추진해 효율성과 경쟁력을 높이는 것을 목표로 한다.
• 에너지 공급: 반도체 공장은 에너지 집약적이다. 원자력 발전을 통한 공급 가능성을 포함해 안정적인 전력 공급은 홋카이도 라피더스 공장의 성공에 필수적인 요소로 여겨진다.

위험, 비판, 산업 정책의 한계

일본의 반도체 육성 정책에 논란이 없는 것은 아니다. 일부 경제학자들은 막대한 보조금이 시장을 왜곡할 수 있고, 특히 미국·중국·한국 등 경쟁국이 계속 일본보다 더 많은 돈을 쏟아붓는다면 장기적인 성공을 보장하지 못할 수 있다고 경고한다. OECD와 IMF는 보복성 산업 정책이 글로벌 무역 규칙을 훼손하고 비효율을 초래할 수 있다고 지적한다.

공적 지원의 지속 가능성에 대한 우려도 있다. 재정 압박과 고령화에 직면한 일본 정부는 전략적 투자의 필요성과 재정 건전화라는 과제 사이에서 균형을 맞춰야 한다. ‘심화하는 인재 부족’의 위험과 연구개발 성과를 상용 제품으로 연결하는 과제도 여전히 중대한 장애물이다.

성공이 일본과 세계에 의미하는 것

일본의 반도체 부활이 성공한다면 그 효과는 판도를 바꿀 수 있다. 최첨단 칩은 차세대 AI와 자율주행차, 디지털 인프라를 뒷받침해 일본의 경제 성장과 기술적 영향력을 높일 것이다. 회복력 있는 국내 공급망은 국가 안보를 강화하고 글로벌 충격에 대한 취약성을 줄일 수 있다. 그 파급 효과는 자동차부터 재생에너지까지 여러 산업에 걸쳐 확산되며, 글로벌 기술 생태계에서 일본의 핵심 역할을 강화할 것이다.

그러나 앞으로의 길은 불확실성으로 가득하다. East Asia Forum이 지적하듯 “반짝인다고 모두 금은 아니다.” 실패 위험은 현실적이며, 잘못된 판단의 대가는 클 수 있다. 현재 홋카이도의 라피더스 시험 생산 라인은 희망의 상징이자 일본의 결의를 가늠하는 시험대다.

요약

• 일본은 반도체 산업 부활을 위해 사활을 건 도전에 나섰으며, 선두에 선 라피더스는 2027년까지 2nm 칩 양산을 목표로 하고 있다.
• 정부는 보조금과 인센티브에 650억 달러 이상을 투입하기로 했으며, 해외 투자를 유치하고 탄탄한 연구개발 생태계를 구축하고 있다.
• 주요 과제로는 막대한 자본 조달 필요성, 기술적 난관, 심각한 인재 부족, 치열한 글로벌 경쟁이 꼽힌다.
• IBM, IMEC, TSMC 등과의 전략적 동맹은 일본의 접근법에서 핵심이며, 미국과 중국 양측과의 관계를 균형 있게 유지하는 것도 중요하다.
• 성공하면 일본의 경제 안보와 기술 리더십이 강화되겠지만, 실패와 시장 왜곡의 위험도 여전히 크다.
• 라피더스의 시험 생산 결과와 고객 확보 능력이 일본 반도체 부활의 향방을 결정하는 핵심 요인이 될 것이다.