Tesla는 2023년 초 Hardware 4 Autopilot 컴퓨터를 출시한 후 벌써 차세대 반도체를 개발하고 있다. Tesla는 TSMC의 최첨단 3nm 리소그래피 공정 N3P를 처음으로 이용할 고객 명단에 올라 있다.

코로나19 팬데믹 이후 발생한 반도체 부족 사태를 기억하는 사람이라면 자동차 제조업에서 반도체 산업이 얼마나 핵심적인 역할을 하는지 알고 있을 것이다. 오늘날 모든 자동차는 바퀴 달린 컴퓨터와 같으며, 때때로 수백 개의 반도체 칩이 여러 하위 시스템을 제어한다. 2021년 차량 생산이 증가하면서 반도체가 부족한 자동차 제조사들은 어디서도 이 작은 전자 기기를 구할 수 없어 생산을 중단해야 했다.

하지만 수직적으로 통합된 제조 방식을 채택한 Tesla의 상황은 훨씬 나았다. Tesla는 기성품을 사용하는 대신 자체 반도체를 설계한다. 덕분에 많은 기능과 제어기를 단일 반도체 다이(die)에 통합하여 훨씬 적은 수의 반도체를 사용할 수 있었다. 하드웨어를 통제하니 소프트웨어도 관리할 수 있었다. 즉, 특정 시기에 이용 가능한 부품을 기초로 다양한 기능을 제공하도록 여러 반도체를 빠르게 수정할 수 있었던 것이다. 

반도체 칩은 특히 단 두 곳, 삼성전자와 TSMC만이 최첨단 반도체를 제조할 수 있다는 점에서 핵심 부품이다. 이들 대기업들은 반도체 우위를 놓고 경쟁하고 있는데, TSMC가 삼성전자보다 약간 앞서고 있다. Tesla는 때에 따라 두 제조사의 반도체를 모두 이용했다. 초기 Autopilot 반도체는 삼성전자가 14nm 리소그래피(lithography) 공정을 이용해 생산했으며, 이후 7nm 공정으로 업그레이드되었다. 

그러나 Tesla는 Hardware 4 Autopilot 반도체를 도입하면서 TSMC로 공급업체를 변경했는데, TSMC가 더욱 발전된 5nm 기술을 보유했기 때문이었다. 또한 Tesla가 현재 생산량을 충족하기 위해 필요했던 품질과 생산 규모도 제공할 수 있었다. 그러나 Tesla는 차세대 Autopilot, 즉 Hardware 5 Autopilot(‘HW5 Autopilot’)을 준비하고 있으며, 자사의 컴퓨터에 삼성전자와 TSMC 반도체를 모두 사용할 예정이다. 분명 Tesla는 HW5가 도래하며 차세대 차량 생산이 시작되는 시기에 생산량이 크게 증가할 것으로 예상한다.

지난 7월 <autoevolution>은 Tesla와 삼성전자가 5nm 노드를 이용하여 HW5 Autopilot 반도체를 생산하기 위한 계약을 체결했다고 보도했다. 한국 매체에 따르면 생산은 2026년부터 시작될 예정이다. 당시 Tesla는 TSMC와도 동일한 목적으로 유사한 파트너십을 체결한 상태였다. 이제 본지는 TSMC 계약의 더욱 상세한 내용을 확보했다.

TSMC는 현재 더욱 발전된 3nm 기술인 N3E를 사용하며 MediaTek, AMD, NVIDIA, Qualcomm, Intel 등 주요 반도체 설계 기업을 유치했다. TSMC는 최첨단 3nm 기술 N3P의 대량 생산을 2024년 여름에 시작할 예정이며, Tesla도 고객 명단에 올라 있다.

Tesla가 차세대 자율주행 반도체에 N3P 공정을 활용한다는 소문이 있다. 또한 Tesla가 이 부품을 대량 주문한 것이 분명하며 TSMC의 가장 중요한 고객이 될 가능성이 있다. 업데이트된 N3P 공정을 도입할 경우 현재 생산되는 N3E에 비해 성능은 5% 개선되며, 전력 소비는 최대 20% 감소하고 반도체 밀도도 약간 증가한다.