일본, 세계에서 가장 진보된 컴퓨터 칩 대량 생산한다 Rapidus Starts Path to Advanced Chipmaking in Japan
Rapidus, 일본에서 첨단 칩 제조로의 길 열다 정부 지원 스타트업,
2나노미터 파일럿 생산 본격화
세계에서 가장 진보된 컴퓨터 칩을 대량 생산할 수 있는 놀라운 정밀성을 구현할 수 있는 기업은 단 세 곳뿐입니다
. 지난달 일본 의 한 스타트업이 네 번째 기업이 되기 위한 첫걸음을 내디뎠습니다. Rapidus는 4월 1일, IBM과 협력하여 개발한 레시피를 사용하여 2나노미터 노드 칩 파일럿 라인을 가동하고 테스트함으로써 중요한 이정표를 달성 했습니다. 이 레시피는 IBM의 나노시트 트랜지스터 구조를 기반으로 합니다. Rapidus는 IEEE Spectrum과 의 인터뷰 에서 치토세에 있는 신규 팹에 설치된 200대 이상의 최첨단 장비( 3억 달러 이상 투자된 최첨단 극자외선 ( EUV ) 리소그래피 시스템 인 키스톤 포함) 가 이제 가동 준비가 되었다고 밝혔습니다.
Rapidus Starts Path to Advanced Chipmaking in Japan
https://spectrum.ieee.org/rapidus-japan-semiconductor
"2023년 9월에 착공했습니다."라고 지난해 4월 실리콘밸리 산타클라라에 설립되어 미국 내 사업 개발을 총괄하는 Rapidus Design Solutions의 앙리 리처드 사장은 말했습니다 . "2025년 2분기 초에 EUV 리소그래피 시스템의 첫 번째 노광을 완료하고 이제 파일럿 생산을 시작할 준비가 되었다는 것은 매우 놀라운 일입니다."
Rapidus의 첫 테스트 칩 출시 시점에 대해 Rapidus의 CEO인 고이케 아츠요시는 4월 재팬 타임스와의 인터뷰 에서 "프로토타입 칩은 7월에 생산될 가능성이 높다"고 밝혔습니다. 고객사와의 논의에 대한 언론 보도를 명확히 하는 회사 성명에서 , Rapidus는 "대기업부터 AI 스타트업까지 다양한 잠재 고객사들과 논의를 진행하고 있다"고 밝혔습니다.
5조엔 규모 자금, Rapidus는 양산에 필요한 것으로 예측
2020년 8월에 설립된 Rapidus는 Denso , Kioxia, MUFJ Bank, NEC , NTT, Softbank , Sony , Toyota 등 국내 8개 기업으로 구성된 컨소시엄 의 지원을 받고 있습니다. 하지만 국가의 첨단 반도체 산업을 되살리려 는 노력의 일환으로 중앙 정부의 지원이 더 중요해지고 있습니다 . 일본의 지원은 최첨단 칩에 대한 잠재적으로 취약한 해외 공급업체에 대한 국가의 의존성으로 인한 국가 안보 에 대한 우려에서 비롯됩니다 . ( 미국도 같은 이유로 의존도를 줄이기 위해 조치를 취했습니다.) 지금까지 정부 보조금은 총 1조 7,200억 엔(120억 달러)에 달합니다. 그러나 8명의 설립자의 지분 투자는 73억 엔(5,100만 달러)에 불과하여 Rapidus의 미래에 대한 우려가 커지고 있습니다. 새로운 파운드리는 대량 생산 목표를 달성하려면 약 5조 엔(350억 달러)이 필요할 것으로 추산합니다 .
하지만 Rapidus의 상황은 현재 업계 최대 규모의 칩 제조업체인 대만 반도체 제조 회사( TSMC )가 1990년대에 설립되었을 당시와 크게 다르지 않습니다. 당시에도 일본과 마찬가지로 대만 정부가 Rapidus를 지원했고, 민간 기업들은 "처음에는 그다지 열광적이지 않았다" 고 와세다 대학교 경영금융 대학원 의 오사나이 아츠시 교수 는 지적합니다 . "마찬가지로 일본 민간 기업들은 Rapidus에 대해 관망하는 태도를 취하고 있습니다. 중요한 것은 정부가 Rapidus에 민간 부문에 동기를 부여할 만큼 충분한 지원을 제공하는지 여부입니다."
Rapidus 대 TSMC
Rapidus가 빠르게 성장해 온 만큼, 2027년 2nm 출하일은 최첨단 실리콘을 생산하는 업계 3대 생산업체인 TSMC, Intel , Samsung 보다 2년 뒤처질 수 있습니다 . 이 3사는 올해 하반기에 2nm 칩의 양산을 시작할 가능성이 높다고 합니다.
Rapidus는 경쟁 우위를 점하기 위해 빅3 제조업체들이 선호하는 대규모 웨이퍼 생산 모델 과는 다른 접근 방식을 취하고 있습니다. TSMC의 사례에서 알 수 있듯이, Rapidus의 사업 모델은 GPU 및 CPU와 같은 장치를 대량으로 탑재한 웨이퍼를 대량으로 처리하는 데 중점을 두고 있으며, 이를 높은 수율로 수행하면서도 점진적으로 개선되는 경직된 공정 방식에 의존합니다. 이와는 대조적으로 Rapidus는 특정 애플리케이션용 전용 칩, 틈새 시장을 위한 맞춤형 칩, 그리고 이후 대량 주문 생산에는 단일 웨이퍼 공정을 사용합니다.
이름에서 알 수 있듯이, 단일 웨이퍼 방식은 각 웨이퍼를 배치(batch)가 아닌 개별적으로 처리합니다. 여러 웨이퍼가 동시에 생산 라인을 통과할 수 있지만, 각 웨이퍼는 공정의 모든 단계에서 개별적으로 처리됩니다. Rapidus는 또한 DMCO(Design Manufacturing Co-Optimization) 라는 새롭게 개발된 방식을 적용할 예정입니다 . Rapidus는 이 방식이 설계와 제조를 연결하여 설계를 용이하게 할 것이라고 주장하며, 이는 배치 처리가 없어짐에 따라 감소하는 처리량을 상쇄하는 데에도 도움이 될 수 있다고 덧붙였습니다. DMCO는 AI를 활용하여 생산 매개변수를 최적화함으로써 설계 속도와 수율을 모두 향상시키는 것을 목표로 합니다. 이를 위해서는 온도, 가스 밀도, 반응 속도와 같은 매개변수를 측정하는 장비 내부 센서를 광범위하게 활용하여 AI가 분석할 수 있는 방대한 생산 데이터를 수집해야 합니다.
"이를 통해 개별 웨이퍼의 공정을 측정하고, 그 결과를 바탕으로 학습하며, 데이터를 시스템에 신속하게 제공할 수 있습니다."라고 Richard는 설명합니다. "수율을 높이려면 매개변수를 지속적으로 조정해야 하며, 이러한 변화는 공정 과정에서 학습된 데이터에 따라 달라집니다."
그는 또한 이 공장에서는 "처리 중에 웨이퍼를 어느 위치로든 옮길 수 있는 혁신적인 그리드 운송 시스템"을 사용하고 있으며, "선형 운송 시스템을 사용하는 표준 공장에서 기계가 고장나거나 문제가 발생했을 때 발생하는 교통 체증을 피할 수 있다"고 덧붙였다.
"제조 공정에서 대량의 데이터를 수집하여 [시스템에] 다시 공급함으로써 수율을 더욱 빠르게 높이는 아이디어는 Rapidus 고객의 제품 출시 기간을 단축할 것입니다."라고 도시바 반도체 사업부 에서 18년간 근무한 후 학계로 이직한 도쿄 대학교 공학과 타다히로 쿠로다 교수는 말합니다 . "이는 반도체 제조 분야에서 이상적인 시나리오이며 매우 타당합니다."
하지만 신기술에 많은 것이 달려 있는 만큼 Rapidus는 초기 단계에 어려움을 겪을 가능성이 높으며, 이로 인해 대량 생산을 위한 제품 출시 시간이 길어질 수 있습니다. 한편, 경쟁사들은 Rapidus가 따라잡을 때까지 기다리지 않습니다. 4월, TSMC는 차세대 A14 공정 (1.4nm 노드 칩에 해당)을 공개하고 "2028년 생산 시작"을 계획하고 있습니다.
오사나이는 "기술적으로 Rapidus의 성공은 2027년 양산을 목표로 개발 중인 반도체 시제품의 순조로운 진행 여부에 달려 있습니다."라고 말하며, "양산까지 2년의 시간이 주어졌다는 것은 회사 성공에 매우 중요한 조건입니다."라고 덧붙였습니다.
다른 전문가들은 좀 더 낙관적인 견해를 가지고 있습니다. AI 애플리케이션과 신흥 AI 데이터 센터 의 엄청난 성장 과 그에 따른 전력 소비량 증가를 고려할 때, "2nm 칩에 대한 수요가 매우 클 것"이라고 쿠로다는 말합니다. 2nm 반도체는 현재 최첨단 실리콘 반도체에 비해 전력 소비량을 30% 이상 절감 할 수 있기 때문입니다 . "따라서 AI 관련 반도체 수요는 현재 파운드리의 생산 능력을 초과할 것으로 예상됩니다."
후자의 견해가 사실로 드러난다면, Rapidus가 예정대로 대량 생산 목표를 달성할 수 있다면, 일본이 첨단 칩 제조 강국으로서의 지위를 되찾으려는 이 정부 지원 노력은 성급한 도박이 아닌 성공적인 투자로 판명될 수도 있습니다.
Rapidus Starts Path to Advanced Chipmaking in Japan
https://spectrum.ieee.org/rapidus-japan-semiconductor
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