AI 칩 아래 숨겨진 중국산 인쇄 회로 기판(PCB), 미국의 국가 안보 우려를 불러일으키다

인쇄 회로 기판(Printed Circuit Boards, PCBs)은 거의 모든 칩 아래에 위치하며, 거의 모든 전자 제품의 필수 요소입니다. 이들은 급성장하는 인공지능 (AI) 시장에서 조용하지만 결정적인 부분을 차지하고 있으며, Nvidia 및 기타 기업들을 위한 거의 모든 AI 회로 기판이 중국에서 제조되기 때문에 미국에는 점점 커지는 문제를 나타냅니다.

회로 기판은 적대 세력이 악성 부품을 몰래 침투시킬 수 있는 온갖 종류의 기회를 제공합니다. 이러한 취약성은 미국 국방부(U.S. Defense Department)가 대부분의 구매를 줄어들고 있는 국내 공장으로부터 조달하도록 요구할 만큼 중대한 국가 안보 우려를 낳았습니다.

Mike Cadenazzi 미국 산업 기반 정책 담당 차관보(U.S. assistant secretary of war for industrial base policy)는 CNBC와의 인터뷰에서 "칩, 기판(substrates), PCB는 잠재적인 악의적 행위자에게 여러 공격 경로를 제공합니다"라고 말했습니다. 그는 최악의 시나리오로, 변조된 PCB는 "비행 중 미사일 오작동"을 의미할 수 있다고 말했습니다.

오바마 행정부와 도널드 트럼프(Donald Trump) 대통령의 첫 임기 동안 기술 획득 결정을 도왔던 Al Shaffer 전 미국 국방부 차관보(Former U.S. deputy under secretary of defense)는 기판과 층(layers) 사이에 무언가를 숨길 수 있는 능력 때문에 PCB가 "전자 공급망을 방해하기 가장 쉬운 곳"이라고 말합니다.

미국 정부는 현재 국내 PCB 제조를 장려하기 위한 보조금을 검토하고 있으며, 의회 양원(both chambers of congress)의 의원들은 미국 내 제조 및 구매를 위한 재정적 인센티브를 포함하는 법안을 도입하고 있습니다. 이러한 노력은 AI 패권을 둘러싼 미국과 중국 간의 긴장 고조와 맞물려 있습니다. 지난 4월, 트럼프 행정부는 중국 기업들이 미국의 AI 시스템을 탈취하기 위해 "산업 규모의 캠페인"을 벌이고 있다고 비난했으며, 외국 행위자들에게 책임을 물을 방법을 모색할 것이라고 밝혔습니다.

하지만 국가 안보만이 유일한 우려는 아닙니다. AI 및 국방 수요를 충족하기 위한 공급 또한 충분하지 않은 상황입니다.

TTM Technologies와 Sanmina는 미국 내에서 PCB (인쇄 회로 기판)를 제조하는 유일한 두 상장 기업입니다. 이들은 나머지 AI 하드웨어 무역과 더불어 급격한 성장을 경험하고 있습니다. TTM의 주가는 지난 1년 동안 거의 500% 상승했으며, Sanmina의 주가는 3배 이상 올랐습니다.

이 기업들은 중동과 우크라이나에서 지속되는 전쟁 속에서 군사적 수요를 충족하기 위해 고군분투하고 있습니다. 이란 전쟁 또한 일부 핵심 원자재의 공급이 해당 지역 밖으로 나가는 것을 막고 있습니다. 세계 최대 PCB 제조사 중 하나인 중국의 Nvidia 공급업체 Victory Giant는 지난 4월, 중동 갈등이 핵심 원료인 구리(copper)와 수지(resin)의 가격을 상승시킬 수 있다고 경고했습니다.

Reuters가 인용한 Goldman Sachs의 보고서에 따르면, PCB 가격은 3월부터 4월 사이에 최대 40% 상승했습니다. TTM은 5월 CNBC와의 인터뷰에서 가격을 5%에서 25% 사이로 인상하고 있다고 밝혔습니다.

TTM의 부사장(Executive Vice President)인 Cathie Gridley는 CNBC와의 인터뷰에서 "우리는 AI 수요와 경쟁하고 있습니다"라고 말했습니다. "상업적 측면에서는 해당 생산 용량(capacity)을 확보하기 위해 훨씬 더 높은 가격을 지불할 의사가 있으며, 이는 결과적으로 전반적인 가격 상승을 유도합니다."

생산 용량 문제를 해결하고 미국이 중국을 추격하려는 노력을 지원하기 위해, TTM은 뉴욕주 시러큐스(Syracuse)에 곧 생산을 시작할 새 공장을 세우고, 올해 가동될 위스콘신(Wisconsin)의 더 큰 공장을 통해 미국 내 입지를 빠르게 확장하고 있습니다. 공장들이 가동되면 TTM은 아시아에 7개의 공장(가장 큰 공장은 여전히 중국에 위치)을 보유하게 되며, 미국 내에는 총 18개의 공장을 갖추게 됩니다.

'칩은 떠다니지 않는다'

CNBC는 PCB가 어떻게 만들어지는지 확인하고 미국이 중국을 어떻게 추격하려 하는지 알아보기 위해, 캘리포니아주 산타아나(Santa Ana)에 위치한 TTM의 기존이자 가장 진보된 미국 시설을 견학했습니다.

TTM은 고객사를 공개하지 않지만, CEO인 Edwin Roks는 CNBC와의 인터뷰에서 회사가 AI 분야의 "거물들(the big guys)"에게 제품을 공급하고 있다고 밝혔습니다. 이 범주에는 Nvidia, Google, Apple과 같은 기업들이 포함될 것입니다. 아주 작은 AirPod이든 2톤 무게의 Nvidia Vera Rubin 서버 랙이든, 어떤 칩도 기판(substrate)이나 인쇄 회로 기판(PCB)에 연결되지 않고서는 시스템 내에서 작동할 수 없기 때문입니다.

전자 연구 기업인 Prismark Partners에 따르면, 글로벌 PCB 산업은 올해 12.5% 성장하여 약 960억 달러에 달할 것으로 예상되며, 2020년대 말에는 1,230억 달러 규모로 확장될 전망입니다.

TTM에 따르면, 회로 기판은 1개에서 최대 140개의 층(layers)으로 구성될 수 있으며, 가격은 한 자릿수 달러에서 최대 100,000달러까지 다양할 수 있습니다.

"무어의 법칙(Moore's Law)이 끝나가고 있습니다." Roks는 약 2년마다 트랜지스터 수가 대략 두 배로 늘어나 비용을 낮추면서 더 많은 컴퓨팅 성능을 제공할 것이라는 1960년대의 관찰 결과를 언급하며 말했습니다. "이제 이 칩들의 복잡성을 더 이상 높일 수 없으므로, 이러한 칩들을 결합해야 하며 그것이 바로 우리가 하는 일입니다."

TTM의 항공우주 및 방위 사업을 총괄하는 Gridely는 칩 기술이 PCB 없이는 기기에 도달할 수 없기 때문에 PCB가 필수적이라고 말했습니다.

"칩은 공중에 떠 있지 않습니다." Gridely는 말했습니다. "전체 패키지가 성공적으로 작동하려면 반드시 보드 위에 장착되어야 합니다."

웨이퍼(wafer)가 공장 라인에서 나와 Nvidia의 그래픽 처리 장치(GPU)와 같이 더 큰 칩으로 패키징된 후에는, 각 구성 요소가 어디에 위치해야 하는지에 대한 지도가 인쇄된 회로 기판에 부착되어야 합니다.

그 "베어 보드(bare board)"는 많은 층을 하나의 패널로 압착하여 만들어지며, 이 층들은 구리(copper)와 수지(resin)처럼 점점 더 희귀해지는 재료와 금(gold), 팔라듐(palladium), 침지 주석(immersion tin)과 같은 귀금속으로 만들어집니다.

"미국 내에서는 구리 박(copper foil)처럼 공급원이 단 하나뿐인 공급업체가 다수 존재합니다." Gridely는 말했습니다. "만약 그 단일 공급업체에 무슨 일이 생긴다면, 산업 전체가 마비될 것입니다."

층(layer)이 많아질수록 전기 신호가 이동하는 조밀한 경로를 만들 수 있는 공간이 더 많아지며, 이를 통해 여러 개의 칩이 서로 통신하고 더 넓은 시스템으로 신호를 보낼 수 있습니다. 칩과 회로는 별도의 조립(assembly) 과정을 통해 추가되며, 각 항목은 수지 기판(resin substrate)에 결합되거나 솔더 볼(solder balls)을 사용하여 PCB 상의 패드에 녹아 붙여집니다.

이 공정은 최대 6개월이 소요되며, 많은 전력과 용수를 필요로 합니다. 전 세계적으로 TTM은 2024년에 70,000가구와 맞먹는 전력을 사용했으며, 21억 갤런의 물을 사용했습니다. 회사는 현재 재생 에너지 60% 사용과 사용된 물의 35% 재활용을 목표로 하고 있다고 밝혔습니다.

TTM의 가장 큰 중국 단독 공장에서 생산되는 PCB의 거의 4분의 3은 데이터 센터로 향합니다. 반면, TTM의 캘리포니아 공장에서는 71%가 항공우주 및 국방 제품으로 향합니다. 내년부터 시행되는 새로운 법안에 따라 국방 전자 제품은 법적으로 미국산이어야 합니다.

양당의 상원의원들은 또한 지난 5월 '인쇄 회로 기판 및 기판 보호법(Protecting Circuit Boards and Substrates Act)'을 발의했으며, 이는 미국산 회로 기판을 선택하는 기업에 25%의 세액 공제를 제공합니다. 하원의 동반 법안은 미국 제조업체들을 위해 30억 달러의 보조금을 지원할 것을 요구하고 있습니다. 두 법안 모두 현재 검토 중이며, 이는 베이징(Beijing)으로부터 막대한 보조금을 받는 중국 기업들에 맞서 공정한 경쟁 환경을 조성하려는 미국 정부 노력의 일환입니다.

국방부(DOD)의 Cadenazzi는 "우리의 적대국 중 일부는 매우 정교한 공격 방식을 가지고 있습니다"라고 말했습니다. 그는 특정 메커니즘이 도입되어 중국으로 "데이터를 빼돌리거나(siphon off data)", 시스템의 성능을 저하시키거나, 무기를 방해할 수 있는 사례들을 들었습니다.

그는 "특정 코드가 활성화되면 갑자기 PCB가 칩과 결합하여 탄약의 유도를 방해하기로 결정하고, 결국 잘못된 위치에 착륙하게 됩니다"라고 설명했습니다.

Roks는 이러한 가능성을 "매우 무서운 일"이라고 묘사하며, 그렇기 때문에 "반드시 미국 내에서 이루어져야 하며, 곧 유럽에서도 이루어져야 한다"라고 말했습니다.

Nvidia와 그 조립 파트너들은 모든 PCB를 물리적으로 검사하고, X-ray 및 AI 기반 이미지 탐지 도구를 사용하여 이상 징후를 찾아냄으로써 리스크를 완화하고 있습니다. Nvidia는 이 기사에 대한 논평을 거부했습니다.

'수치가 맞아떨어져야 한다'

생산 시설을 미국으로 이전하려면 투자가 필요하며, 기술 분야의 거대 기업(megacaps)들은 이것이 장기적으로 수익성이 있는 움직임임을 월스트리트(Wall Street)에 증명해야 합니다.

PCBAA의 Schild는 많은 경영진이 "리스크가 비용 분석의 일부임을 나타내고 있다"라고 말하며, 다각화의 필요성을 인지하고 있다고 전했습니다.

"하지만 당연히, 수치가 맞아떨어져야 합니다(the numbers need to pencil out)."라고 그는 말했습니다. PCBAA에 따르면 회로 기판 공장을 건설하는 데는 2억 5천만 달러에서 4억 달러 사이의 비용이 듭니다.

TTM의 국내 개발 외에도, Sanmina는 캘리포니아에 있는 두 곳의 제조 사이트뿐만 아니라 중국과 싱가포르에서도 사업을 확장하고 있습니다.

도움이 될 수 있는 혁신을 시도하는 스타트업들의 목록도 늘어나고 있습니다. 전직 SpaceX 직원이 설립한 Quilter는 AI를 사용하여 점점 더 복잡해지는 회로 기판을 설계합니다. 그리고 Itera는 수많은 새로운 보드의 필요성을 줄이기 위해 빠르게 재배선할 수 있는 "유동적인(fluid)" 회로 기판을 제작하고 있습니다.

"우리가 할 수 있는 최선의 일은 경쟁사들의 보조금을 받은 가격에 맞서 경쟁력을 갖추기 시작하고, 이 기업들이 신뢰할 수 있는 파트너로부터 더 탄력적인 방식으로 국내에서 구매할 수 있는 옵션을 제공하는 강력한 국내 PCB 산업을 발전시키는 것입니다."라고 Cadenazzi는 말했습니다.