[분석] 머스크의 'AI 칩 생산' 테라팹 프로젝트, 실현 가능성은 "글쎄" ...

사진=TSMC

[아이티데일리] 일론 머스크가 250억 달러(약 37조 원)를 투입해 미국 텍사스 오스틴에 두 개의 AI 반도체 공장 ‘테라팹(Terafab)을 건설한다고 한다. 여기에서 반도체를 생산해 우주항공기업 스페이스X와 전기차 공룡 테슬라에 첨단 칩을 공급할 계획이라고. 발표했다.

머스크는 자신의 소셜미디어 플랫폼 X(구 트위터)를 통해 진행된 라이브 스트리밍에서, 건설되는 반도체 공장은 장기적으로 연간 1테라와트(1조 와트)의 컴퓨팅 성능을 가진 반도체 칩을 생산하게 될 것이라고 밝혔다. 생산되는 칩은 테슬라의 자율주행 차량과 휴머노이드 로봇용, 우주 데이터센터용 등 두 가지다.

그렇다면 머스크가 구상하는 프로젝트의 실현 가능성은 얼마나 될까. 그의 의욕은 대단하고 자신감은 넘치지만, 테라팹 건설과 가동이 순조롭게 진행될 것이라고 믿는 반도체 전문가는 불행하게도 거의 없다. 최소 5년은 기약 없이 자금을 쏟아부어야 하는데, 반도체 기술의 난이도를 감안하면 5년이 지나 실제 반도체 칩을 생산하리라는 보장 또한 없기 때문이다.

그 이유는 한 마디로 반도체가 돈만으로 해결되는 분야가 아니기 때문이다. 머스크는 세계 최고의 부자인 만큼 자금력만큼은 충분하다. 또한 목표를 세우면 실형으로 연결하는 탁월한 능력을 보유하고 있다. 테슬라와 스페이스X, AI 부문 xAI 역량을 감안하면 칩 설계도 가능할 것으로 보인다. 그러나 문제는 반도체 생산 기술이다.

반도체는 설계에서 생산을 거쳐 시장에 나오기까지 여러 단계를 거친다. 칩을 설계하면 연구실에서 프로토타입을 만들고, 다시 상용 제품 전 단계인 엔지니어링 샘플을 거쳐 상용 제품을 생산하게 된다. 이 과정에 무수한 공정이 개입된다. TSMC나 삼성전자, 미국의 인텔 등 선두 반도체 기업들 모두 생산 기술 축적에 수십 년을 공들였다.

외신과 국내 언론들이 테슬라의 테라팹 프로젝트로 인해 TSMC 핵심 인재들이 유출될 가능성이 높다고 보도했다. 그 우려에 삼성전자의 인재 유출이 포함돼 있음은 물론이다. 그러나 이 역시 섣부른 우려다. 테라팹이 완공돼 가동을 시작하기 전까지는 전문 인력의 이동은 제한적이다. 돈으로 생산 장비는 살 수 있어도, 각 단계 공장을 통합해 최적 상태로 가동하는 것은 단시간에 해결되지 않는다.

생산수율을 높이는 길은 멀고도 지루하다. 반도체 생산에서 수율은 웨이퍼 한 장을 가공해 제대로 작동하는 칩을 생산하는 성공률을 말한다. 즉 웨이퍼 한 장으로 100개의 칩을 만들 수 있는데, 생산된 칩 가운데 제대로 작동해 시장에서 팔 수 있는 제품이 70개라면 수율은 70%가 된다. 나노미터(nm) 단위의 공정은 워낙 미세해 실패 확률이 높고 수율을 끌어 올리기 어렵다.

결과적으로 TSMC나 삼성전자에 미치는 영향은 적어도 5년간은 ’미미하다‘고 보는 것이 타당하다. 2nm 공정은 TSMC를 제외하고는 수십 년을 견뎌 온 전 세계 유수의 반도체 공장들조차 범접하기 어려운 초 고난도 기술이다. 삼성전자도 도달하지 못했다.

머스크의 구상이 이해되는 측면도 있다. AI 반도체 생산 능력이 전 세계적으로 부족하다는 그의 지적은 맞다. 머스크는 현재 전 세계 AI 칩 생산량은 연간 약 20GW(기가와트) 수준으로, 이는 차세대 휴머노이드 로봇, 재활용 로켓, 자율주행 차량 등 자신의 기업들이 필요로 하는 양의 약 2%에 불과하다고 설명했다. 머스크는 또 “삼성, TSMC, 마이크론 등 기존 협력업체들이 가능한 한 빨리 생산을 확대하기 바라며 우리는 그들의 칩을 모두 구매할 것이지만 우리가 원하는 양에는 미치지 못한다”고 부연했다.

그의 발언을 종합하면 테라팹에서 생산하는 AI 반도체는 자체 조달이 목적이라는 의미다. 즉 칩 설계는 xAI와 테슬라가, 생산은 테라팹이, 칩 소비는 테슬라와 스페이스X라는 수직 통합 모델이 된다. 머스크의 구상은 애플이나 엔비디아와 모델과 다르다. 애플 등 빅테크는 칩의 생산을 TSMC나 삼성전자 등 파운드리 업체에 위탁하고 있는데, 머스크는 자체 생산한다는 것이다.

한편 TSMC는 애리조나주 피닉스에 두 번째 공장 건설을 최근 완료했으며, 2027년 하반기부터 대량 생산에 들어간다. 현재 세 번째 공장 건설을 시작했고, 네 번째 공장도 구상하고 있다. 인텔 역시 경영진 교체와 여러 차례의 프로젝트 지연 등 진통을 겪은 후 오하이오주 올버니 공장을 건설 중이다.

머스크에 따르면 테라팩 칩 생산량의 약 20%는 테슬라의 완전자율주행(FSD)과 차량 생산을 위해 공장에 투입되는 옵티머스 로봇에 사용된다. 나머지는 우주 데이터센터를 포함한 우주용에 투입될 예정이다.

스페이스X는 지난 1월 말, ‘궤도 데이터센터 시스템(Orbital Data Center System)’ 구축 승인을 받기 위해 미 연방통신위원회(FCC)에 신청서를 제출했다. PC맥에 따르면 이 프로젝트는 태양 에너지를 활용해 증가하는 AI 수요를 충족하기 위해 100만 개의 위성 군집을 구축하는 것을 목표로 한다. 위성 인터넷 스타링크 서비스용 저궤도 위성이 약 9,600개임을 감안하면 터무니없는 숫자이고 현실성이 떨어진다는 비판도 많다.

테라팹 프로젝트가 장기적으로는 부분적으로 성공해 반도체 산업에 영향을 줄 가능성도 없지 않지만, 현재로서는 성공 가능성이 높지 않다는 게 중론이다. 머스크는 성공한 기업가이지만 괴팍한 성격에 공격적이고 무모한 경영자라는 비판도 받는다. 테라팹 프로젝트 역시 ‘연못에 돌 던지기’ 정도가 될 것이라는 지적이다.