"반도체 줄테니 백신 달라"..삼성을 밀어낸 TSMC [한입경제]

1987년 세계 최초 파운드리
반도체신화 주역 모리스 창
'고객과 경쟁하지 않는다' 모토
애플·AMD 사실상 독점생산
일본 업계와 협력, 삼성 견제

[한국경제TV 김종학 기자]

딤섬의 고향, 말할 수 없는 비밀 영화 속 배경 등 관광지로 유명한 대만이 전 세계 반도체 시장을 흔드는 `슈퍼 갑`으로 떠올랐습니다. 바로 삼성전자조차 견제하는 세계 최대 반도체 위탁생산 업체(파운드리) TSMC가 있기 때문이죠.

대만 양대 파운드리이자 세계 1, 3위인 TSMC, UMC가 시스템 반도체를 좌우하고 있죠. 코로나 팬데믹 이후 급격한 반도체 공급절벽에 미국 포드, 제너럴모터스, 독일 아우디 공장이 줄줄이 멈춰섰고, 대만 정부는 이를 지렛대 삼아 미국, 독일, 일본 정부와 고위급 경제대화를 펼치고 있습니다. 반도체 증산 대가로 코로나19 백신을 요구할 정도로 `슈퍼 갑`으로 올라섰죠.

최첨단 반도체 생산 라인을 확보하기 위해 인텔, AMD, 엔비디아는 물론 중국, 미국, 유럽 등 핵심 정보기술 업체들이 손을 내미는 기업. 대만 반도체 제조회사, TSMC. 대체 어떤 회사이기에 지금 전 세계 제조업을 흔드는 걸까요.

● 메모리반도체 장악한 한국…비메모리 제조 강국 대만

대만은 우리나라와 조금 다른 길로 반도체 산업을 키운 나라입니다. 반도체는 기억하고 저장을 담당하는 메모리 반도체, 고도화된 연산을 하는 비메모리반도체(시스템반도체)로 나뉩니다.

한국 삼성전자, SK하이닉스가 꽉 쥐고 있는 분야는 D램, 낸드플래시메모리로 불리는 메모리반도체죠. 한국 최대 수출품목이고, 연간 230조원을 벌어들인 삼성전자 매출의 1/3을 담당하는 사업부분입니다.

하지만 전 세계 매출 규모를 따지면 반도체 산업에서 차지하는 비중은 더 적습니다. 시장조사업체 가트너 조사에서 2019년까지 메모리 반도체 비중은 겨우 26%, 나머지 73%를 차지한 분야가 바로 시스템반도체입니다. 삼성전자가 진정한 반도체 최강자 되려면 꼭 차지해야 하는 시장입니다.

데스크톱과 서버 등에 들어가는 인텔, AMD의 중앙처리장치, 갤럭시 스마트폰과 애플 아이폰의 AP칩, 테슬라 자율주행을 가능하게 하는 ECU가 모두 비메모리 반도체(시스템 반도체)에 해당합니다. 제품의 정체성을 좌우할 만큼 중요한 시스템 반도체는 설계 기술, 초미세 공정이 모두 뒷받침되어야 합니다. 초기엔 종합반도체 회사가 이를 장악했지만, 점점 미세화되는 공정을 쫒아가기 위한 인력과 주기적인 설비 투자를 감당하기 어려워지면서 설계, 생산이 나뉘어 고도로 분업화된 형태로 발달하고 있습니다.

이런 구조에서 대만 TSMC는 시스템 반도체를 설계할 기술은 없지만 물리적인 한계를 극복해 대량으로 생산하는 기술 하나로 시장을 장악해왔습니다. 트렌드포스 집계로 지난해 파운드리 점유율 54%, UMC를 포함하면 대만계 기업이 이 시장의 64%를 쥐고 있습니다.

● `고객과 경쟁하지 않는다`…애플 영혼의 단짝

TSMC가 이 시장을 거머쥔 전략도 독특합니다. 우리나라는 삼성전자가 80년대부터 대규모 투자를 해가며 치킨게임으로 미국, 일본, 대만 회사들 몰아내고, 메모리반도체 정상에 올랐습니다. 이른바 `무어의 법칙`을 따라 더 미세한 공정의 세계 최초 타이틀을 따내면서 말이죠. 말하자면 수요에 맞춰 많이 찍어내는 쪽이 이기는 게임이었습니다.

하지만 비메모리반도체는 설계 과정부터 철저히 비밀이 보장되어야 하고, 2~3년 뒤 실제 대량 생산할 시기에 품질까지 보장할 높은 기술이 요구되는 완전한 B2B 시장입니다.

기업 모토로 `고객과 경쟁하지 않는다`를 내세운 TSMC는 애플 아이폰, AMD, 퀄컴의 오랜 파트너이고, 심지어 미국의 제재를 받던 화웨이와도 끈끈한 거래를 이어갈 만큼 신뢰를 강점으로 한 회사입니다. 주문을 맡긴 기업과 한몸처럼 움직이는 걸 강점으로 하다보니 거래하는 기업만 480여곳, 오랜 협력관계에 에 있는 애플은 이미 내후년 출시할 아이폰용 AP칩 생산을 이미 발주했습니다. 그만큼 후발 주자인 삼성이 좀처럼 비집고 들어가기 어려운 환경인 겁니다.

● 개척자 모리스 창…故이건희 영입제의 밝혀지기도

TSMC가 처음부터 지금의 위상을 갖게 된 것은 아닙니다. 1987년 무렵 세계 반도체 시장은 도시바, NEC, IBM 등 미국과 일본의 종합반도체기업이 손에 쥔 시장이었습니다.

반도체 미세공정이 발달하면서 설계 기술을 따라가기 위해 생산 설비에 대규모 투자를 병행할 회사는 소수에 불과했습니다. 지금은 삼성전자와 인텔 정도만 살아남아있죠. 이런 사업 구조를 간파한 창업자인 모리스 창 전 회장은 남들이 시도하지 않던 분야, 오로지 생산만 하는 파운드리에 투자를 감행해 지금의 시장을 개척했습니다.

지금은 88세 고령으로 일선에서 물러난 모리스 창 전 회장은 미국 반도체 장비회사 텍사스 인스트투먼트에서 IBM과 경쟁할 만큼 실력자였고, 대만 정부 요청에 돌연 귀국해 56세에 회사를 창업할 만큼 과감한 결단을 내린 인물입니다. 닛케이 아시아판에서 한때 이건희 회장으로부터 영입 제의를 받았던 사실을 밝혀 또 한 번 화제가 되기도 했습니다.

● 3나노급에서 승부…파운드리 재편 승자는

TSMC는 7나노미터(1㎚는 10억분의 1m) 이하 생산물량의 50%를 쥐고 있지만, 삼성전자도 만만치 않은 실력자죠. 메모리반도체 생산 노하우를 바탕으로 20년 넘게 이 시장에 공을 들여왔기에 TSMC가 감당하지 못한 물량부터 서서히 잠식해 가며 점유율을 늘리고 있습니다.

삼성전자는 90년대 적자를 내가며 키운 시스템 반도체 기술로 2015년 14나노미터 공정의 모바일AP를 선보였고, 갤럭시S21에 들어간 엑시노스2100으로 5나노급 제품 상용화까지 성공했습니다.

기세를 몰아 오랜 협력관계였던 IBM을 통해 서버용 파워10 수주를 따냈고, 엔비디아의 그래픽칩 RTX 30시리즈, 자체 생산을 줄이기 시작한 인텔의 일부 물량을 따내는 등 시장 점유율 2위로 따라 붙었습니다. 트렌드포스 조사에서 삼성전자의 비메모모리 반도체 점유율은 17%로 격차가 크지만 TSMC의 유일한 경쟁사로 꼽힙니다.

앞으로 관건은 삼성이 공격적으로 투자를 시작한 3나노미터, 물리적 한계라는 2나노미터에서 누가 더 정교하고 안정적인 초미세 공정을 완성하느냐에 달려있습니다. 여기에 더해 이 초미세 공정에 필수적인 노광장비를 독점한 네덜란드 반도체장비업체 ASML의 EUV를 누가 더 빨리, 많이 확보하는지 역시 승부를 가를 변수입니다.

자율주행, 인공지능 기술로 전세계 비메모리 파운드리 시장은 2025년 370조원으로 성장할 전망입니다. 시장을 지켜야 할 TSMC는 올해에만 연간 30조 원 투자에 일본 부품업체와 함께 후공정 연구개발로 공동 전선을 만들었습니다. 추격자인 삼성전자 역시 파운드리 투자에만 약 10조 원 규모의 막대한 돈을 할애할 전망입니다. 절대 양보할 수 없는 전쟁이 벌어진 파운드리 시장에서, 한국은 최종 승자가 될 수 있을까요.

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김종학 기자 jhkim@wowtv.co.kr