삼성전자 "3나노 수율 잡았다"..파운드리도 주도권

[한국경제TV 송민화 기자·양현주 기자]
<앵커>

2030년 시스템반도체 1위라는 거대한 비전을 내건 삼성전자 파운드리 사업부가 오늘로 출범 5주년을 맞았습니다.

비약적인 성장과 함께 선두 주자인 TSMC를 넘어서는 기술력은 확보했지만, 전 세계적인 반도체 패권 전쟁 속에 더욱 치열해지는 천문학적인 규모의 투자 경쟁은 새로운 위협으로 다가오고 있습니다.

삼성 파운드리의 현주소를 양현주 기자가 보도합니다.

<기자>

삼성전자는 5년 전인 2017년 시스템 LSI 사업부에서 파운드리팀을 떼어내 `파운드리 사업부`를 신설했습니다.

일개 부서에 불과했던 파운드리 사업을 미래 먹거리로 점찍고 본격적으로 키우기 시작한 겁니다.

2019년에는 이재용 삼성전자 부회장은 2030년까지 비메모리 분야에서도 1위를 하겠다는 비전을 선포하면서 더욱 공격적인 투자에 돌입합니다.

2018년 10나노에 이어, 2019년에는 업계 최초로 7나노 공정 양산에 성공했고 2020년에는 5나노 공정 양산에 돌입할 정도로 빠르게 기술 격차를 줄였습니다.

성과는 점유율로 나타났습니다. 사업부 독립 5년 만에 글로벌 파운드리 시장 점유율 4위에서 2위로 올라섰고, 고객사는 3배 이상 늘었습니다.

특히, 10나노 미만 미세공정은 세계 1위 기업 TSMC와 양분할 정도로 빠르게 성장했습니다.

미래를 좌우할 3나노 시대에 접어들어서는 TSMC를 넘어섰다는 평가를 받고 있습니다.

삼성전자는 세계 최초로 3나노 공정 양산에 사실상 성공한 것으로 전해지고 있습니다. 반면 TSMC는 8월 양산을 목표로 하고 있습니다.

지금까지 파운드리 시장에서 TSMC보다 앞서 기술 주도권을 쥔 곳은 삼성전자가 처음입니다.

전문가들은 3나노 양산이 향후 삼성전자의 파운드리 시장 점유율 확장에 중요한 분기점이 될 수 있다고 설명합니다.

[한태희 / 성균관대학교 반도체시스템공학과 교수 : TSMC에 뺏겼던 빅 커스터머를 가져올 수 있는 강력한 유인책이 될 수 있고, 다음 단계에서 삼성전자가 점유율을 한꺼번에 뺏어올 순 없겠지만 파운드리를 선도한다는 어떤 상징적인 의미와 더불어서 사업적으로도 한 단계 더 도약할 것...]

삼성에 기술 주도권을 뺏긴 TSMC의 움직임이 빨라지고 있는 가운데 전통의 강자 인텔까지 뛰어들면서 파운드리 시장을 둘러싼 경쟁은 앞으로 더 치열해질 전망입니다.

한국경제TV 양현주입니다.

<앵커>

리포트에서 보신 것처럼 TSMC과 삼성전자의 양강 구도에 인텔까지 가세하면서 파운드리 시장 각축전이 예고되고 있는데요.

산업부 기자와 좀 더 자세한 이야기 나눠보겠습니다.

송민화 기자나왔습니다. 송 기자.

현재 글로벌 파운드리 1위는 대만 TSMC인데 삼성전자의 추격전 어떻게 진행되고 있습니까?

<기자>

TSMC는 현재 파운드리 시장에서 매출과 점유율 면에서 압도적 1위입니다.

올 1분기만 놓고 보더라도 TSMC는 업계에서 처음으로 매출 20조 원을 돌파했습니다.

삼성 비메모리 매출이 6조 원을 조금 넘긴 것과 비교하면 거의 4배 가까이 차이가 납니다.

점유율 역시 큰 차이를 보입니다.

지난해 파운드리 시장 점유율만 비교해도 TSMC는 53%였고, 삼성은 18%였습니다.

3배 가까운 차이를 보이고 있습니다.

<앵커> 그런데 취재 결과, 삼성전자가 TSMC를 긴장하게 만들 수 있다는 몇 가지 지표가 나왔다고요?

<기자>

첫 번째는 그동안 문제가 됐던 3나노 공정의 낮은 수율이 안정화에 들어섰다는 점입니다.

수율이라는 것은 전체 제품 중에서 정상 제품의 비율을 말하는데요.

그동안 삼성전자의 3나노 수율은 20~30%대에 머문 것으로 알려졌는데요.

그만큼 불량품 비율이 상당히 높았던 거죠.

그런데 최근 삼성전자를 취재해 본 결과 그동안 수율이 낮아서 양산에 차질을 빚었던 3나노 수율이 문제없이 올라가고 있다고 최고 경영진과 이사회에 보고된 것으로 확인됐습니다.

이에 앞서 지난 1분기 실적 발표에서도 올 2분기 안에 3나노 양산에 세계 최초로 성공하겠다고 밝힌 바도 있는데요.

이 내용들을 종합해 보면 사실상 3나노 양산에 성공했다고 볼 수 있습니다.

두 번째 지표는 3나노보다 더 미세한 2나노도 TSMC보다 1년 앞당긴 2025년에 양산하겠다는 계획을 밝힌 점입니다.

삼성이 TSMC를 1년이나 따돌릴 수 있는 이유로는 TSMC와 다는 공정 방식이 먼저 거론됩니다.

3나노 공정부터 삼성은 게이트 올 어라운드 즉, GAA 공정이라는 새로운 기술을 도입했고, TSMC는 기존 방식인 핀펫을 고수했습니다.

GAA의 가장 큰 특징은 전력 누수가 적고 소자의 부피를 줄일 수 있는 장점이 있지만, 최신 기술이 적용되기 때문에 일정 기간은 수율의 안정화를 담보할 수 없다는 단점이 있습니다.

TSMC의 경우는 변화보다는 안정성에 무게를 둔 선택이고, 삼성전자 같은 경우는 보다 빠르게 넥스트 공정을 도입하면서 게임체인저를 노린 선택이라고 풀이할 수 있습니다.

3나노 미만의 초미세공정으로 가려면 GAA 공정으로 넘어가야한다는 것이 업계의 통설이거든요.

그렇다 보니까 이미 3나노부터 GAA 공정을 도입한 삼성전자가 이제 도입을 앞둔 TSMC보다 2나노로 연착륙할 가능성이 더 높아진 거죠.

이런 점에서 삼성전자가 초미세공정에서 기술 주도권을 잡았다는 분석에 힘이 실립니다.

<앵커>

파운드리 1위인 대만 TSMC, 삼성의 저력을 알고 있기 때문에 위기감을 느꼈을 법한데 어떻습니까?

<기자>

지금 상황만 놓고 보면 파운드리 점유율 격차가 더 벌어지고 있어서 TSMC 입장에선 느긋할 법도 한데 실상은 그렇지 않아 보입니다.

최근 TSMC는 1.4나노 개발에 나선다고 밝혔습니다.

원래 발표된 계획은 올 8월까지 3나노를 양산하고, 2나노는 2026년까지 양산하겠다는 것이었습니다.

그런데 여기에 한발 더 나아가서 1.4나노 개발팀을 가동하겠다는 것인데요. 이 경우 양산 시점은 2027년~2028년으로 예상됩니다.

이를 종합해 보면 삼성전자의 3나노 안정화를 감지한 TSMC가 서둘러서 1.4나노 계획을 흘린 것 아니냐는 분석도 가능합니다.

<앵커>

초미세공정으로 갈수록 고가의 장비도 도입해야 하고 투자 규모를 늘릴 수밖에 없을 텐데, 나노 경쟁을 펼치는 기업들의 투자 규모가 곧 미래 판도와도 직결되지 않겠습니까?

<기자>

맞습니다. 결론부터 말씀드리면 투자 규모도 TSMC가 삼성전자보다 월등히 앞섭니다.

TSMC는 올해 투자 예산을 최대 57조 원로 책정했습니다.

TSMC의 지난해 매출이 우리 돈으로 70조 원 정도 됐거든요.

지난해 매출과 거의 맞먹는 수준의 과감한 투자가 이뤄질 거라고 볼 수 있는 상황이죠.

또 최근에는 앞서 리포트에도 잠깐 언급됐었던 인텔이 파운드리 시장에 재진출하면서 새로운 복병으로 떠오르고 있습니다.

인텔은 연구개발(R&D)에만 자사 역대급 규모인 152억 달러를 투자하기로 했는데요. 이를 우리 돈으로 환산하면 약 19조 3,700억 원에 달합니다.

반면에 삼성전자는 파운드리 투자 규모가 12조~16조 원 수준으로 업계는 전망하는데요. 경쟁자를 보다 확실히 작은 규모입니다.

그런 이유로 업계와 재계에선 삼성의 전문경영인 체제로는 한계가 있을 수 있다는 지적도 나오는 상황입니다.

<앵커>

그렇다면 앞으로 글로벌 파운드리 시장의 치열한 승부, 결과는 어떻게 예상해 볼 수 있을까요?

<기자>

점유율 절반 이상을 차지하는 대만 TSMC를 삼성전자가 거세게 추격하는 양상은 한동안 이어질 전망입니다.

여기에 인텔이라는 복병이 다시 등장해 양강 체제를 무너뜨리려 하고 있습니다. 파운드리 삼국지가 예고되는 거죠.

핵심은 파운드리는 초미세공정으로 넘어가면서 생산량 보다 기술적 주도권을 잡는 쪽이 휠씬 유리하다는 점입니다.

그런 면에서 삼성전자가 업계 최초로 3나노 양산에 성공한다면, 분명 시장 판도를 바꿀 모멘텀이 될 겁니다.

<앵커>

유튜브 제목과 해시태그 제목은요?

<기자>

유튜브 제목은 "3나노 수율 잡았다"…파운드리 주도권 잡은 삼성

해시태그는 #3나노최초양산 #TSMC추격자 #파운드리삼국지

<앵커>

잘 들었습니다. 산업부 송민화 기자였습니다.
송민화 기자·양현주 기자 mhsong@wowtv.co.kr