화웨이:제재를 뚫고 타우법칙을 세운다

2026년 7월 3일. 중국과학원 논문 사전 공개 플랫폼 ChinaXiv에 한 편의 논문이 올라왔다.

화웨이 반도체 책임자 허팅보가 쓴 '다층 전자 시스템을 위한 시간 축소 이론' V2 버전이었다. 업계에서는 '타우(τ)법칙'으로 부른다.

논문의 핵심 수치가 충격적이었다. 로직 폴딩(Logic Folding)이라는 기술을 적용한 차세대 키린(Kirin) 칩에서 트랜지스터 밀도가 155 MTr/mm²에서 238 MTr/mm²로 뛰었다. 동일 성능 대비 전력 소모는 41% 줄었다. 이 밀도 향상은 기존 기하학적 미세화 방식으로는 약 3년이 걸리는 수준이다.

EUV 장비 없이 이 수치를 냈다.

"향후 10년의 기술 발전 프레임워크는 명확해졌으나, 도구 체인, 산업 표준, 성능 벤치마크, 소자 물리, 비즈니스 모델 등 여전히 해결해야 할 난제가 많다."

허팅보가 논문 말미에 적은 한 줄이다. 자신감과 한계를 동시에 인정하는 문장이었다. 오늘 주인공은 화웨이다.

통신장비에서 칩까지, 다 먹는 생태계

화웨이를 한마디로 정의하기 어렵다. 통신장비 세계 1위, 중국 스마트폰 1위, 자체 AI 칩 설계, 클라우드, 운영체제. 어느 하나 빠지지 않는다.

2025년 매출 8809억 위안(약 193조 원). 미국 제재 직전인 2020년의 8914억 위안에 육박하는 수치다. 2019년 Entity List(미국 수출통제 블랙리스트) 등재로 매출이 급감했다가 7년 만에 거의 원위치를 찾은 것이다.

2026년 1분기, Counterpoint Research에 따르면 화웨이는 중국 스마트폰 시장 점유율 20%를 기록했다. 2020년 4분기 이후 최고치다. Mate 80 시리즈 생산 확대와 저가 라인업 출하가 맞물린 결과다.

R&D에 투자 규모가 매우 크다. 2025년 연구개발비 1923억 위안(약 42조 원). 전년 대비 7% 증가했다. 지난 10년 누적 R&D 투자액은 1조 3800억 위안에 달한다. 비상장 기업이라 외부 주주 압력이 적다는 점이 장기 투자를 가능하게 만든다.

제재 → 끊김 → SMIC 품에 안기다

2019년 5월. 미국 상무부가 화웨이를 엔티티리스트에 올렸다.

처음엔 버틸 수 있었다. 기존 재고와 우회 경로로 연명했다. 그러나 2020년 9월, 미국이 화웨이에 첨단 반도체 수출을 전면 금지하면서 상황이 바뀌었다. TSMC도 삼성전자도 화웨이 칩을 만들어줄 수 없게 됐다. 하이실리콘이 설계한 키린 칩의 생산 라인이 완전히 끊겼다.

화웨이의 선택지는 하나였다. SMIC에 가는 것.

SMIC는 EUV 노광 장비를 쓸 수 없었다. 미국의 압력으로 ASML이 중국에 EUV를 팔 수 없게 된 상황. SMIC는 DUV(심자외선) 장비만으로 7nm급 공정을 구현하는 길을 찾아야 했다. 멀티 패터닝(Multi-patterning)이라는 기술로, 회로 패턴을 여러 번 겹쳐 찍어 미세 회로를 만드는 방식이다. 마치 스탬프를 여러 번 찍어 미세 무늬를 완성하는 것과 같다.

비용이 비싸고 수율이 낮다. 하지만 다른 길이 없었다.

중국 정부가 뒤를 받쳤다. 국가 반도체 펀드가 SMIC와 하이실리콘에 대규모 자금을 투입했다. 정부 보조금, 세제 혜택, 인재 육성이 동시에 이루어졌다. 중국 정부는 향후 5년간 전국 데이터센터 네트워크 구축에 2조 위안을 투자하는 방안을 검토 중이며, 이 계획의 80% 이상을 화웨이 등 현지 업체에 의존한다는 전제로 하고 있다.

2023년 8월. 전환점이 왔다. 화웨이가 Mate 60 시리즈를 내놨다. 7nm급 키린 9000s 칩이 탑재됐다. SMIC가 DUV 멀티 패터닝으로 만든 칩이었다. 업계가 놀랐다. EUV 없이 7nm가 가능하다는 것을 실증한 것이다.

"수년간의 노력 끝에 우리는 폭풍우를 이겨냈고 정상 궤도에 거의 다 올랐다."

런정페이 화웨이 창업자가 2024년 신년사에서 한 말이다. 실제로 2024년 매출은 8621억 위안으로 전년 대비 22.4% 급증했다. 2025년에는 8809억 위안까지 올랐다. 제재 전 수준을 거의 회복한 것이다.

허팅보의 역할이 결정적이었다. 그는 화웨이의 반도체 사업을 총괄하면서, 제재 상황에서도 칩 설계와 양산 로드맵을 포기하지 않았다. 2020년 5월부터 2026년 5월까지 하이실리콘은 모바일, AI, 자동차, 산업 인프라 시장을 대상으로 총 381개의 칩을 양산했다. 타우(τ)법칙의 스케일링 유효성을 현장에서 검증한 셈이다.

로직 폴딩, 트랜지스터를 접어서 밀도를 높이는 법

무어의 법칙이 한계에 부딪쳤다. 트랜지스터를 더 이상 줄이기 어려워졌다. 물리적 한계, 비용 폭증, 발열 문제가 겹쳤다. 세계 반도체 업계가 EUV로 3nm, 2nm를 향해 달리는 동안, 화웨이는 EUV 없이 다른 길을 찾아야 했다.

허팅보가 제시한 답은 '로직 폴딩'이다.

핵심 발상은 단순하다. 트랜지스터를 더 작게 만드는 대신, 칩 안의 논리 회로를 수직으로 접어서 쌓는다. 책장이 꽉 찼을 때 책을 옆으로 늘리는 대신 위로 쌓는 것과 같다. 임계 경로(Critical Path) 상의 게이트 회로를 수직 적층된 활성층에 분산 배치하고, 초미세 피치 하이브리드 본딩으로 게이트 수준의 3차원 상호 연결을 구현한다.

V2 논문에 공개된 양산 실측 데이터는 구체적이다. 키린 2026 칩은 기존 평면 설계 기반 키린 9030 Pro와 비교해 트랜지스터 밀도가 155 MTr/mm²에서 238 MTr/mm²로 53% 향상됐다. 1.1V 공급 전압에서 메인 주파수는 13% 상승한 3.1GHz. SRAM 동작 주파수는 40% 이상 향상됐다. 클록 버퍼 수는 50% 이상 감소했고, 배선 길이는 약 30% 단축됐다.

화웨이는 이를 '포스트 무어(Post-Moore)' 시대의 새로운 스케일링 이론이라고 주장한다. 시간 상수 τ를 체계적으로 낮추는 것이 핵심이다. 회로를 수직으로 접어 신호 전달 지연 시간을 압축함으로써, 미세 공정이 주는 이점을 아키텍처 혁신으로 대체하겠다는 전략이다.

교은국제증권의 분석에 따르면, 로직 폴딩을 구현하기 위해서는 첨단 패키징이 공정 기반이 되어야 하며, 특히 EDA(전자 설계 자동화) 툴 체인이 가장 큰 성장 기회가 될 것이다. 화웨이는 설계 규격과 인터페이스 표준을 개방해 국산 EDA 툴의 3D IC 설계 도구 적응을 추진하고 있다.

생태계 전략도 명확하다. 화웨이는 '1년 1세대, 연산력 배증'의 리듬으로 어센드(Ascend) AI 칩의 반복 개선을 추진하고 있다. 어센드 950PR이 발표됐고, 2030년경 어센드 990에 로직 폴딩 기술이 도입될 예정이다. 2035년까지 하드웨어 집적도를 100배 이상 증가시키겠다는 목표다.

하지만 한계도 분명하다.

첫째, 전력 효율의 역설이다. 로직 폴딩은 연산 밀도를 높이지만, 수직 적층으로 인한 발열 문제가 심각하다. 2D 구조에서 공랭이 300W까지 작동하지만, 완전한 3D 수직 적층에서 총 전력이 350W를 초과하면 공랭 방식이 완전히 실패한다. 액체 냉각 시스템이 필수가 된다.

둘째, 수율의 장벽이다. 하이브리드 본딩은 10μm 또는 1μm 미만의 초미세 연결 간격이 필요하다. 재료 간 열팽창 계수 불일치는 기계적 응력과 균열을 유발하며, 이는 전체 수율 저하로 이어진다. SMIC의 N+3 공정(7nm 고도화) 수율은 약 42~48%로 추정된다. TSMC의 7nm 수율(85% 이상)과 비교하면 격차가 크다.

셋째, 서구권 전문가들의 회의론이다. "로직 폴딩이 연산은 가능하게 할지 모르나, 물리적 미세 공정이 주는 전력 효율성을 따라잡을 수 없다"는 비판이 있다. 클럭 속도를 높여야 하고, 이는 발열로 이어진다는 지적이다. "포스트 무어 시대의 선두주자"를 자처하는 화웨이의 서사에 대해, 실효성과 지속 가능성을 두고 극렬한 회의론이 존재한다.

화웨이의 자체 주장과 외부 평가가 다른 지점이 여기다. 회사는 로직 폴딩으로 2031년까지 1.4nm급 칩 생산을 목표로 설정했다. 하지만 업계에서는 현재 SMIC 공정이 7nm 수준으로 평가되며, 5nm급 주장에 대해서도 검증이 필요하다는 시각이 많다.

스마트폰·AI칩·파운드리, 세 방향에서 1·2위와 정면충돌

화웨이의 경쟁 구도는 세 방향이다. 스마트폰에서는 애플, AI 칩에서는 엔비디아, 파운드리 생태계에서는 TSMC와 정면으로 부딪힌다.

스마트폰은 화웨이의 가장 가시적인 성과다. 2026년 1분기 중국 시장 점유율 20%로 1위. 하지만 글로벌 시장에서는 여전히 제약이 크다. 훙먼OS가 안드로이드와 완전히 분리된 독자 생태계로 전환했지만, 글로벌 앱 생태계 확보는 요원하다.

AI 칩 분야에서 화웨이는 중국 내 국산 가속기 시장의 6570%를 점유한 것으로 추정된다. 하지만 엔비디아와의 성능 격차는 여전하다. 어센드 950DT가 엔비디아 A100에 근접하는 성능을 목표로 하지만, B200과의 격차는 12세대로 평가된다. 더 큰 문제는 소프트웨어다. 엔비디아의 CUDA 생태계에 대응하는 CANN과 MindSpore가 성장 중이지만, 개발자 전환 비용이 여전히 높다.

파운드리 격차는 가장 근본적이다. SMIC의 7nm급 DUV 멀티 패터닝 공정은 TSMC의 EUV 기반 3nm와 23세대 차이가 난다. 수율도 4248% 대 85% 이상으로 40%포인트 가까이 벌어진다. 화웨이는 로직 폴딩으로 이 격차를 아키텍처 혁신으로 메우려 하지만, 비용 경쟁력에서 여전히 불리하다. DUV 멀티 패터닝은 공정 단계가 길어져 제조 원가가 약 20~25% 높게 형성된다.

한국이 새겨야 할 것: 파운드리·메모리·통신장비 삼중 압박

화웨이의 부상이 한국 산업에 주는 함의는 세 축으로 나뉜다.

​​첫째, 삼성전자 파운드리의 위협과 기회.​​ 화웨이가 SMIC를 통해 자체 칩을 양산하면, 삼성 파운드리의 중국 고객사 확보 경쟁이 더욱 치열해진다. 하지만 역설적으로 기회도 있다. TSMC의 선단 공정 생산 능력이 포화 상태에 이르면서, 빅테크 기업들이 공급망 다변화를 모색하고 있다. 메타와 앤트로픽이 삼성전자 파운드리와 AI 칩 협력을 논의 중이라는 보도가 나오는 배경이다. 삼성전자 파운드리는 2026년 6월 4nm 공정 수율 80%를 달성하며 흑자 전환에 성공했다. 화웨이의 SMIC 의존 구조가 고착화될수록, TSMC 대안을 찾는 글로벌 고객사에게 삼성은 매력적인 선택지가 된다.

​​둘째, SK하이닉스 메모리의 직접적 경쟁.​​ 화웨이는 어센드 칩에 최적화된 맞춤형 HBM을 CXMT(창신메모리)와 협력해 개발하고 있다. CXMT의 HBM3E 8단 적층 전공정 수율은 약 35%, 후공정 수율은 약 70%로 추정된다. 전체 수율 25% 수준으로 아직 위협적이지 않지만, 화웨이의 맞춤형 HBM 요구가 CXMT의 기술 성장을 끌어당기는 구조다. SK하이닉스가 보유한 HBM 글로벌 점유율 57%의 해자는 당분간 유효하지만, 중국 내수 시장에서의 경쟁은 피할 수 없다.

​​셋째, 통신장비 시장의 구도 변화.​​ 화웨이는 여전히 글로벌 통신장비 1위다. 한국 통신장비 업체가 5G·6G 인프라 시장에서 화웨이와 경쟁하는 구도는 변하지 않는다. 중국 정부가 5년간 2조 위안을 데이터센터 네트워크 구축에 투입하면서, 화웨이 장비가 중국 내수를 독점하는 상황이 굳어지고 있다. 신흥국 시장에서의 경쟁도 지속된다.

대신증권 리서치에 따르면, 한국은 "메모리 중심의 AI 수요 확대로 수혜를 보면서도, 중국 반도체 자립화가 가속화되면 범용 DRAM·NAND 시장에서 중국 기업의 가격 경쟁력이 강화될 수 있다"고 분석했다. 화웨이의 타우(τ)법칙이 실증되면, 중국 내 AI 인프라 체인 전반으로 투자 모멘텀이 확산될 가능성이 높다.

화웨이는 올가을 Mate 90 시리즈에 타우(τ)법칙 기반 키린 2026 칩을 탑재할 예정이다. 이 칩이 시장에서 어떤 성능을 보여줄지가 첫 번째 검증 지점이다. 중국 내수에서는 충분한 수요가 보장되어 있지만, 글로벌 시장에서의 경쟁력은 다른 문제다.

남은 과제가 산적하다. 하이브리드 본딩 수율, 열 관리, EDA 툴 체인, 소프트웨어 생태계. 허팅보가 논문 말미에 인정했듯, "단일 기업이 아닌 업계 전체의 협력이 필요하다." 화웨이가 EUV 없이 무어의 법칙을 넘을 수 있느냐는, 결국 2026년 가을 Mate 90이 들고 나온 칩 하나가 증명할 일이다. 한국은 그 결과를 지켜보면서, 자신의 해자를 더 깊이 파야 한다. 경쟁의 속도는 계속 빨라지고 있다.