[분석정보] AMD Fab 36의 위험과 기회

 

5년마다 새로운 Fab을 필요로 하는 AMD

 

샌더스 전 CEO (2000 년)

 

　"Real men have fabs (진정한 남자라면 Fab을 갖는다.)"

　이것은 AMD의 전 CEO였던 Jerry Sanders (제리 샌더스) 씨가 말했다 전해지는 유명한 대사. AMD는 웨이퍼 Fab을 가지는 반도체 메이커로서 살아 왔으며, 그것은 AMD의 경쟁력의 근간이 되고 있다. 그리고 AMD는 이제 새로운 "Fab 36"을 시작해 생산 능력을 강화한다. 2008년 최대 연간 1억 개의 CPU 제조 용량을 실현한다. 이것은 PC 시장의 50% 점유율을 의미하는 용량이다.

　AMD에 있어서 제조 능력의 증강은 가장 중요한 과제이다. Intel 대해 경쟁에 불리한 입장에 처해있는 큰 원인 중 하나가, 제조 용량의 부족 때문이다. 용량 제한으로 일정 이상 점유율을 늘릴 수 없다. 그러나 Fab 36에서 점유율을 확대 할 수 있을만큼 생산 용량을 가지는 것으로, Intel에 대항하는 것이 AMD의 현재 전략이다.

　그러나 현재의 최​​첨단 Fab은 건조에 엄청난 투자가 필요하다. AMD의 새로운 Fab36과 같은 300mm 웨이퍼에서 대형 Fab은 건조 비용만 약 20 ~ 30 억 달러로 불린다. (1달러 1천원 계산시 2~3조) 사실, 또한 생산 라인의 설비 비용 및 공정 기술 R & D 비용이 10 ~ 30 억 달러 소요된다. 따라서 시작은 총 30 억 달러 이상의 비용을 예상해야 한다고 말한다.

　AMD는 엄청난 투자를 필요로 하는 Fab을 자주 지을 수 없다. 그래서 AMD는 약 5년 간격으로 새로운 Fab을 건조하는 사이클로 잡고있다. 이것은 Intel에게 큰 차이다. Intel은 현재 신구 합해서 약 15 Fab을 가동하고 있으며, 최신 공정 Fab도 복수 가진다.

　AMD의 Fab 번호는 AMD의 설립부터 시작하여 몇 년 만에 조업을 개시했는지를 나타내고있다. 현재 Fab 30는 창설 30 년째에 해당하는 99년에 조업을 개시한 것을 나타낸다. 새로운 Fab 36는 2005 년 조업을 보여준다. Fab 30의 이전 논리 계 Fab은 Fab 25에서 거의 5 년주기임을 알 수있다.

　Fab 건설시 통상 3 ~ 4 세대 정도의 공정 전환을 전망한 스펙으로 건설한다. 당초 설정을 초월한 공정에 대응하는 것을 계속하기는 기술적인 한계가 있다고 말한다. 따라서 첨단 로직을 다루는 반도체 업체들은 1개의 Fab 몇 공정 세대에 걸쳐 사용하고, 그 이상은 별도인 Fab을 세운다. 기존 Fab은 일선에서 분리한 후 한 세대 늦은 공정으로 대응할 수 있는 메모리 등의 제조에 유용하는 방식을 취하고 있다. AMD도 마찬가지로, 5~6년 주기 (공정으로는 3세대)로 새로운 Fab을 건설하는 것을 계속해야 한다.

 

 

AMD의 공정 기술 및 Fab 추정 로드맵

 

지금까지 없던 빠른 시작의 Fab 36

　AMD는 원래 65nm 이후의 주요 Fab은 대만 파운드리 UMC와 합작회사 (50% 씩)로, 싱가포르에 건설할 예정이었다. 합작함으로써 투자를 억제하고 공정 기술 개발 등에서도 협력해 전체 비용을 낮추는 것이 목적이었다. 그러나 AMD는 결국 IBM과 공정 기술 얼라이언스에 합류, 독일 드레스덴의 Fab 30의 옆에 혼자 Fab 36을 건조하기로 했다.

　AMD는 드레스덴의 Fab에서는 현지 정부로부터의 경제적인 혜택을 기대할 수 있다. 그러나 AMD는 Fab 계획의 변경으로 인해 Fab 36는 서둘러 시작하는 필요에 직면했다. 약 5 ~ 6 년 이라는 Fab 사이클을 유지하기 위해 2005년에 조업을 개시 할 필요가 있었다.

　AMD에 따르면, Fab 36의 지금까지의 건립은 매우 양호하고, AMD 역사상 가장 빠르게 갖추어지고 있다고 강조한다. 실제로 AMD의 Fab 30 때의 시작과 비교하면 Fab 36의 속도 시작은 명료하다. 아래가 양 Fab의 출시를 비교한 차트이다.

 

AMD Fabs Chronology

 

　Fab 36는 2003년 11월에 착공, 약 1년 후인 2004년 11월에 클린 룸이 완성, 제조 설비의 설치를 시작, 다음 2005년 3월에는 또 90nm 테스트 제품을 달리고 있다. 그리고 2006년 3월에는 CPU에서 첫 매출 출하를 달성했다. 기공에서 약 2 년반으로 실제 출력까지 가져가게 된다. 올해 중반 이후에는 Fab 36 제의 K8이 시장에 나올 전망이다.

　대조적으로, Fab 30의 기공은 '96년 10월, 장치의 설치는 '98년 5월. Fab 36 보다 설비의 도입까지의 속도가 느린 데다,이때 도입 된 것은 시험생산 용 250nm 공정을 위한 장치로, 본격 생산인 180nm 장비는 없었다.

　AMD는 Fab 30의 출시는 매우 신중하게 임했다. 첫째, 250nm와 220nm 공정 Fab을 돌려 적응, 본격 제조 180nm를 도입한 것은 1년 후 '99년 여름. 양산을 개시한 것은 2000년에 들어서부터 2000년 중반에야 제품을 고객 출하 했다. 기공에서 출하까지 3년 반 걸렸다. 즉, Fab 36은 Fab 30과 비교하면 1년 일찍 본격 가동하기 시작하는 셈이다.

 

AMD의 설명회에서 나타난 생산 수율 차트

　Fab 36의 출시가 빠른 이유는 몇가지 있다. 하나 분명한 것은 수율에서 AMD가 보여준 수율 차트를 보면, Fab 36의 90nm 공정은 시작시부터 성숙한 수율로 시작하고 있다는 것을 알 수있다. 이것은 AMD의 수율 및 Fab 관리 기술이 향상된 것과 관련있다. 또한 Fab 36의 출시는 이미 Fab 30에서 실행하는 것과 동일한 90nm 공정으로 시작한 것도 영향을 주고 있는 것으로 보인다.


300mm 웨이퍼를 사용하는 Fab 36의 생산 능력

　AMD는 Fab 36에서 제조 능력의 증강 및 제조 비용 절감을 도모한다. Intel에 대항하여 CPU 출하량을 늘려 비용 절감과 높은 마진을 위해, Fab 36은 중요하다.

　Fab 36에서 제조 용량과 비용에 기여하는 것은 Fab 36의 개요를 보면 잘 알 수 있다.

　실리콘 Fab에서 생산 능력의 비교의 기본이 되는 것은 클린 룸 면적. AMD의 신구의 Fab의 클린 룸 면적은 Fab 30이 15만 제곱 피트, Fab 36이 14만 제곱 피트로 거의 같다. 즉, 기본적인 규모로는 Fab 30과 Fab 36에서 같은 정도가 된다.

　그러나 생산 능력은 상당히 다르다. AMD에 따르면, Fab 30이 200mm 웨이퍼에서 3만 웨이퍼 / 월 (wafer starts per month), Fab 36이 300mm 웨이퍼에서 2만 웨이퍼 / 월. 정도 규모의 공장인데, 웨이퍼 시작 매수가 Fab 36 분이 적은 주된 이유는, 웨이퍼 크기이다. 동일한 풋 프린트 (설치 면적)라면, 300mm 대응 장비 쪽이 200mm 장비보다 웨이퍼의 생산성이 떨어진다고 한다. 그러나 웨이퍼 크기 때문에, 제조 능력은 Fab 36이 더 크다.

　지름이 200mm 인 전통적인 웨이퍼와 비교하면 300mm 웨이퍼에서는 1매의 웨이퍼에서 제조 할 수있는 칩 개수가 단번에 증가한다. 또한 300mm 웨이퍼를 사용하는 Intel의 시산에서는 300mm 웨이퍼는 200mm 웨이퍼에 비해 유효 표면적은 225%로 증가한다. 제조 할 수있는 칩의 수는 웨이퍼 1장당 최대 240% 증가한다 Intel은 추산한다. 따라서 Fab 36의 생산 능력을 200mm 웨이퍼로 환산하면 계산 상 45,000 ~ 48,000 웨이퍼 분의 생산 능력이 된다.

　즉, 같은 die size (반도체 본체의 면적)의 CPU를 생산한다면, Fab 36의 것이 Fab30의 1.5 배 수를 생산 할 수 있게 된다. 역으로 말하면, 같은 크기의 다이의 제조 비용은 단순 계산으로 30% 줄어든다. Intel의 비용 시산도 300mm 웨이퍼 되면 30%의 비용 절감이 되고 있다. 그러나 300mm Fab의 것이 200mm Fab보다 투자액이 크다. 따라서 처음에는 비용 절감은 어느 정도 깎여 버린다.

 

위험과 기회가 있는 300mm 웨이퍼 Fab

　300mm 웨이퍼를 통한 비용 절감은 AMD 만 하는 것이 아니라, 라이벌 Intel의 Fab에 대해서도 마찬가지다. Intel은 130nm 공정에서 300mm를 도입하고 있으며, AMD는 오히려 뒤쳐지고 있었다. 그리고 AMD는 이를 위해 Intel 대해 잠재적으로 경쟁에서 불리 함을 안고 있었다.

　Intel은 300mm 웨이퍼로의 전환에 따라 200mm 웨이퍼 시대와 비교하면 적은 수의 Fab에서 x86 시장에 공급할 수 있게 되었다. 제조 비용도 낮아지고 있는 것 이고, Fab의 감가 상각에서도 유리하게 된다. Intel은 다이 크기가 2 배가 되는 듀얼 코어로의 전환을 가속 할 수 있는 것도 큰 제조 능력 및 다이 면적당 비용 절감이 배경에 있기 때문이다.

　이러한 사정에서, AMD도 새로운 Fab은 300mm 웨이퍼로 할 수 밖에 없었다. 그러나 300mm 웨이퍼 Fab 로의 이행은 AMD에게 기회이자 위험이다.

　위험 요소로는 300mm 웨이퍼 화, 1 Fab 당 제조량이 증가하므로 그에 맞는 시장 점유율을 반드시 가지고 가야한다. 5년전에 AMD의  직원은 "300mm Fab은 제조량이 많이 포함되어 있으므로, Intel 정도의 (기업규모, 판매규모) 규모가 아니면 어렵다"고 그 점을 지적했다. 같은 제품 투입 이라면 Fab 30에서 4,500 만개의 CPU를 제조하고 있던 것이, 300mm Fab에서는 6,700 만개 생산이 가능하게 된다. 시장 점유율을 1.5 배로 늘려야 한다.

　반도체 Fab의 경우 풀로 가동하여 감가 상각을 해 가지 않으면 투자 분이 쓸모 없게  되어 버린다. 따라서 용량을 다 채우는 시장을 개척 할 필요가 있다. AMD가 처음에는 UMC와 합작을 생각하고 있던 것은 자신만으로 300mm Fab의 제조 용량을 다 사용할 수 없다고 생각했기 때문일 것이다.

　그러나 1사만으로 Fab을 세운 것으로, AMD는 시장을 획득하지 못하는 경우에 용량이 남아, Fab의 감가 상각이 진행되지 않고, 목이 돌지 않게 되어 위험을 떠안게 된다.

　기회는 그 역으로, AMD는 물리적으로 시장 점유율을 1.5 배로 늘리는 것이 가능하게된다. 또는 제품 투입을 바꾸고, 더 다이 크기가 큰 듀얼 코어와 대용량 캐시 CPU 비율을 늘릴 수 있다. 또한 상대적으로 제조 비용이 떨어지기 때문에 가격 경쟁에 강해진다. 적극책으로 나오려 한다면 300mm 화를 통해 큰 기회를 얻은 셈이다.

　즉, AMD는 300mm 웨이퍼의 채용에 의해 큰 위험과 큰 기회라는 큰 도박을 하게 된 것이다. (다른 기사의 경우 매우 짧은 기사라서 글 하나를 쓰기는 그렇고, 이곳에 추가하면, 이 기사가 작성된 시기에 Fab 36은 이미 가동하고 있지만, 라인 전체가 완공된 상태는 아닙니다. 65nm 라인은 계속 장비 설치 중이며, AMD의 65nm 제품은 12월에 시장에 출시 됩니다. 작은 중소기업이 한때 잘 나간다고 무리하게 설비를 늘리면, 시장이 안좋아지면 감당이 힘들죠. 그래서 작은 기업은 한번에 크기가 힘듭니다. 소프트웨어 기업처럼 설비와 관계가 없는 기업은 한번에 엄청나게 크지만요. 소프트웨어 기업도 물론 그만큼 PC같은게 필요하거나 (pc는 하드웨어어 기업도 마찬가지지만), 기업 서버가 필요하거나 하기는 한데, 그건 금방 도입, 처분이 가능하죠. 설비는 기간이 엄청 걸리구요. 간단히 삼성이 한 4조 투자해서 공장을 지었는데, 시장 상황이 안좋아져서 또는 자사 물건이 제대로 안팔려서 공장이 좀 놀아도 삼성이 망할일은 절대 없는데, 팬텍 같은 회사가 4조 투자해서 공장이 놀면 망하는 쪽으로 가겠죠.)

신장하는 AMD의 x86 CPU 점유율

　그리고 현재 AMD에게는 300mm Fab의 용량은 오히려 기회의 요소가 더 큰 것으로 보인다. AMD가 주춤하는 일본 시장에서 보기 어렵지만, 전 세계적으로 보면, AMD CPU가 점유율을 다시 늘리고 있기 때문이다. AMD의 2005 Annual Report는 Mercury Research의 인용에서 2005년의 시장 점유율은 데스크톱에서 24.3 %에 이르렀다고 한다.

　Intel의 동향도 AMD의 급 신장을 뒷받침 한다. Intel은 AMD에 대해 경계심을 강화하고 고객에게 대응책을 잇달아 내놓고 있기 때문이다. Intel은 지난주 고객에게 상당한 CPU 가격 인하를 통보했다. 그 결과, Celeron 저가형은 50달러 한계 라인까지 떨어진다. Intel의 CPU 가격의 바닥이 50 달러 안팎으로 내리는 것은 Intel이 이전 AMD의 Duron에 맞서 인하했을 때 부터이다. (셀러론 처럼 다이 크기가 작은 = 물량 및 수율 향상) 양이 나오는 곳은 가격을 철​​저하게 낮추고 시장 점유율을 유지하려는 움직임으로 보인다. Intel의 저가격 전략은 즉 AMD의 신장이 두드러진 것을 나타내며,이 단계에서의 AMD의 증산 계획은 위협에 틀림 없다.

　하지만 AMD의 야망은 1.5 배의 생산량 이라는 점잖은 비전에 머물지 않는다.

　현재 계획은 궁극적으로 아래의 그림과 같이 2008년에는 최대 1억 개의 CPU 생산을 목표로 하고 있다. 이것은 Fab 30에서 당분간은 CPU를 계속 생산하는 분과 파운드리 Chartered Semiconductor에 제조 위탁하는 분을 포함한 숫자 것으로 보인다. 즉, Fab 36에서 충당 이상의 생산 능력을 얻을 수 있도록 노력하고 있다.

　이 차트는 2005년 11월의 Analyst Day 때의 것이지만, 같은 차트를 일본 AMD가 4월 18일에 열린 공정 기술과 제조 능력의 설명회에서도 사용하고 있었기 때문에 계획이 변경되지 않아 보인다.

 

Executing for Maximum Advantage

(년도별 가능 생산량. 단위 100만 개. 예 : 2004년 4000만 개가 안되는 생산량.

Fixed 자사 생산, Flex 외부 위탁 생산)

 

 1억개라는 숫자는 큰 의미가 있다. 그것은 2005년 PC 시장 (x86 계열 서버 포함)의 크기가 2억대 정도 였기 때문이다. 예를 들어, "IDC Worldwide Quarterly PC Tracker, March 2006"을 보면, PC 및 x86 서버의 2005 년의 출하 대수는 2억 760만 대로 되어 있다. 다른 리서치 팜의 숫자도 거의 같은 수준이므로, 연간 2억 개의 x86 CPU 시장이있는 것은 확실하다. 예상으로는 2006년 이후 소폭 증가를 계속해 2007년에는 2억 5천만을 넘어 설 전망이다.

　즉, AMD가 2008년에 1억 개의 CPU를 생산 한다면, AMD는 최대 시장 점유율의 40% 정도를 잡을 수 있게 된다. x86 시장이 만약 부진 2억대 정도에 머무르면 점유율은 50%. 참고로 AMD의 지금까지의 x86 CPU 시장 점유율은 AMD의 통계에 따르면 다음과 같다 (AMD가 2005 년 6월 27일 미국 델라웨어 연방 지방 법원에 낸 소장에서).

2000 16.7 %
2001 20.2 %
2002 14.9 %
2003 15.5 %
2004 15.8 %

　2005년 다시 20%에 달한 것으로 추정된다. 하면, Fab 30의 생산 용량은 전체를 쓰고  있다고 추정된다. 20% 대가 지금까지 AMD의 한계였다. (저 위의 24.3%는 데스크탑만의 점유율 입니다. 노트북쪽의 경우 AMD 점유율이 더 낮습니다. 노트북은 인텔의 Pentium M이 있죠. 서버나 임베디드 시장도 있구요.)

　AMD는 Fab 36를 축으로 하는 CPU 1 억개 계획에서 이러한 제약을 깰 생각이다. 잘하면, AMD는 Intel에 맞설만한 시장을 손에 넣을 수 있다. 그러나 잘 가지 못하면 Fab의 감가 상각으로 고생하게 된다.

 

 

 

 

2006년 4월 27일 기사 입니다. (2006년 7월 27일  인텔 콘로가 나옵니다 -_-;

여기에 2006년 7월에 AMD는 ATI를 초 고가에 인수를 합니다. 정말 잘 풀리는 시나리오라면.. AMD가 Fab 36을 통해서 물량 조달이 가능하고, 그 물량을 충분히 팔수 있는 시장을 점유하고 그러면 Fab 36의 감가상각이 빨라지고, 그만큼 CPU를 싸게 팔수 있게 되고 그러니까 다시 점유율이 더 올라가고.. 이런 선순환이 되면서 ATI를 구입한 것을 토대로 ATI의 제품중 일부를 공장의 라인이 비어 있으면 그걸 또 채운다던가.. 그래서 더욱 공장 가동률을 올리고.. 그렇게 돈을 벌어서 Fab을 또 늘리고.. 이것인데... 콘로 크리로 인해서 고가 정책 실패, 고가 정책 실패로 이익 저하, 콘로 점유율 확대로 공장 가동률 저하, ATI 고가 인수로 현금 바닥... 최악의 상황으로 가버렸습니다.

 

ATI라도 인수를 안했으면, 하더라도 좀 저가에 인수를 했다면 현금이라도 어느정도 충분해서 더 장기적으로 비틸수 있고, 그런 기간동안 무언가를 해볼수가 있을텐데, ATI를 초고가에(54억 달러 = 1000원 계산시 5조 4천억) 현금인수 + 주식 + 대출금 으로 샀기 때문에,  콘로 출시 이후로  모든 상황이 AMD에게는 최악의 상황이 됩니다. 그 덕에 AMD+ ATI 내부의 사업부를 다 팔아먹고, 위에 언급된 것과 추가로 건설하던 Fab을 전부 다 팔아 먹습니다. 현금이 없으니까요. 콘로 이후에 9분기 역속 적자인가 그렇구요.. 현금도 없고, 계속 적자고 하면 버틸수가 없죠. 몇년 적자라도 그동안 버틸 현금이라도 있으면 반등의 기회가 있겠지만.. 결국 ATI 하나 먹고 나머지는 전부 팔아 먹은 것이 됩니다.

 

소프트웨어를 제외한 세상의 모든 물건은  생산기반이 따라주지 않으면 시장 점유율을 높이기가 힘듭니다. 소프트웨어처럼 생각을 하면 안됩니다. AMD가 가장 잘 나가던 시절인 K8 시절에도 점유율을 30%이상 가져가지 못한건 AMD 스스로의 문제 입니다. AMD 자사의 생산량이 그것 밖에 되지 않았으니까요. 그렇기 때문에 시장에 물건이 없어서 못 구한다 라는 기사가 꽤나 많았죠. 아무리 인기가 있어도 물건이 없으면 점유율을 올릴 수가 없죠. 이후에 파운드리에도 위탁생산을 계획해서 자사팹 + 위탁생산으로 생산량을 늘리려고 했고, 지금은 완전 위탁생산으로만 하기 때문에 파운드리의 사정에 따라서 생산량이 유동적이 될테구요.)

 

조금 다른 얘기인데, 간혹 군대 장비 같은 경우도, 왜 한번에 다 안바꾸냐? 왜 10년간 서서히 바꾸냐? 라고 하는 경우도 있는데, 그럼 1년간 대량 생산해서 한번에 보급하면, 그 생산 공장은 1년에 다 바꿀만큼 공장을 증설하고 직원을 뽑고, 1년 뒤에 직원 다 자르고 공장을 군대에서 환불해 주는게 아니죠? 당연히 지속적으로 생상을 할 수 밖에 없습니다. 그러니까 어떤 장비를 바꾸면 순차적으로 최일선 부대부터 후방 부대까지 차례로 시간이 걸려서 바뀌는 거죠. 원래 일반용 제품도 만들던 회사가 군용으로 만들어도 마찬가지죠. 확장하던가, 아니면 원래 민간용 자사 제품을 다 멈추고 군용만 만들어야 하는데 그럴 수는 없죠. 그나마 민간용 시간에서도 점유율을 갖는 회사가 군용도 만든다면, 연구 개발비는 줄일 수는 있겠죠. 그래서 군 보급 단가를 조금은 낮출 수 있다던가 할 수 있을테구요.

 

조금 더 다른 얘기를 더 하면, 미래에도 확실히 생상량 만큼 팔릴 확신이 없으면  대규모 공장 증설이 어렵습니다. 지어 놨더니 미래에 점유율이 안나오면 공장 투자비용, 직원 채용 다 어떻게 하라구요. 국내에서도  조금 다른 분야지만, 허니버터칩 불티나게 팔리고 계속 시중에서 구하기가 너무 힐들 때  공장 증성하냐 안하냐 하다  2배 증설했는데 판매량이 뚝 떨어졌죠. 각종 기사에서 증설의 저주니 뭐니 했구요. 소프트웨어 처럼 생각하면 안됩니다. 소프트는 다운로드로 얼마든지 팔 수 있고, 예전처럼 DVD로 판다고 해도, 그런거 만들어줄 회사가 여기저기 있어서 막 찍어낼 수 있죠 (하드웨어에 비하면 소프트웨어 제조비는 거의 없는 수준이죠. 특히 다운로드 판매라면... 하드웨어는 제조비가 크구요. 그렇다고 하드웨어는 연구 & 개발비가 안드냐? 그것도 아니죠.. 소프트웨어는 제품만 좋으면 팜매량이 그냥 뛰지만, 하드웨어는 제조설비가 없으면 불가능. 그러니까 지나간 제품은 약간 시간이 지나면 단종이구요. 새 제품 생산해야죠. 공장이 공짜로 생기거나, 공장 인건비가 공짜가 아닌한 말이죠.. 가내 수공업 제품이 아닌한 말이죠.. 소프트웨어는 제조 유통비를 거의 없다시피 하게 다운로드로 수십년 이상 판매도 가능하죠.).. 그런데 이런게 아닌, 특정 회사에서만 만들 수 있는 상품이나, 특정 공장에서만 위탁 생산이 가능한 제품들은  생산이 안따라주면  절대 점유율 판매량을 높일 수가 없습니다. 그런데 또 이걸 마구 할수도 없구요.

 

 

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