삼성 이어 TSMC도 '3나노 양산'.. '퀄컴 신제품' 수주는 누구 손에?

'세계 최초' 삼성보다 3개월 늦어
애플 맥북·아이폰13에 탑재 예정
대형 고객사 확보 수율경쟁 점화

지난달 삼성전자 화성캠퍼스 3나노 양산식에서 삼성전자 관계자들이 양산된 3나노 웨이퍼 제품을 소개하고 있다. <삼성전자 제공>

글로벌 1위 파운드리(반도체 위탁생산) 기업인 대만 TSMC가 다음달부터 3나노(㎚) 공정 양산을 본격화한다. 세계 최초로 양산을 시작한 삼성전자보다 3개월가량 늦은 일정이다.

하지만 TSMC는 세계 파운드리 점유율 50% 이상인 업계 절대 강자인 만큼, 향후 수율을 누가 더 빨리 끌어올려 퀄컴·엔비디아 등 대형 고객사를 확보할 지 여부가 3나노 수주전의 관건이 될 것으로 보인다.

21일 업계에 따르면 최근 커머셜타임스 등 대만 현지 매체들은 TSMC가 다음달부터 3나노 공정을 적용한 반도체를 대량 생산할 것이라고 보도했다. 첫 고객사는 애플로, 맥북 프로에 탑재되는 M2 프로 칩이 TSMC 3나노 공정으로 양산되는 첫 반도체가 될 것으로 전망된다.

외신들은 M2 프로 칩 외에도 내년에 출시할 아이폰15 프로 시리즈용 A17 바이오닉 칩과 맥북 프로에 탑재될 차세대 M3 칩 등도 3나노 공정 기반으로 생산될 것으로 관측했다.

앞서 대만 시장조사업체 트렌드포스 등 현지에서는 최근 인텔이 차세대 CPU(중앙처리장치) 제품의 출시 일정을 연기하면서 TSMC의 3나노 주문 계약을 취소했으며, 이에 따라 TSMC의 3나노 양산 계획에 차질이 생길 수도 있다는 지적이 나온 바 있다. 그러나 대만 디지타임스 등 현지 매체들은 인텔의 주문 취소에도 애플을 비롯한 복수의 대형 팹리스를 3나노 고객으로 확보하고 있어 타격이 예상보다 크지 않을 것으로 전망했다.

TSMC가 다음달부터 3나노 양산을 시작하면 삼성전자보다 약 3개월 늦게 양산을 시작하게 되는 셈이다. 삼성전자는 6월 말 경기 화성캠퍼스에서 세계 최초로 3나노 공정 양산 돌입을 발표했으며, 지난달에는 제품 출하식을 했다. 현재 10나노 이하 최첨단 파운드리 공정이 가능한 업체는 전 세계에서 TSMC와 삼성전자 두 곳뿐이다. 4나노 공정까지는 TSMC가 먼저 개발과 양산을 했지만, 이번 3나노 공정에서는 삼성이 전세를 역전했다.

특히 삼성전자의 3나노 공정은 업계 최초로 게이트올어라운드(GAA) 공정을 적용한 것이 특징이다. 기존 핀펫 공정보다 칩 면적과 소비 전력은 줄이고, 성능은 더 개선할 수 있다는 게 삼성전자 측의 설명이다.

업계에 따르면 기존 핀펫 공정을 적용한 TSMC의 3나노는 기존 5나노 공정에 비해 속도는 약 10~15% 향상되고, 소비 전력은 30% 줄어들 수 있을 것으로 예측된다. 삼성전자는 3나노 GAA 공정이 5나노 핀펫 공정 대비 전력은 45% 절감되고, 성능은 23% 향상된다고 설명한 바 있어, 이대로면 삼성전자의 판정승이다.

업계에서는 수율(양품 비율) 확보가 조만간 있을 퀄컴과 엔비디아 등 대형 고객사의 3나노 공정 수주의 가장 중요한 경쟁력이 될 것으로 보고 있다. TSMC는 지속적으로 공정을 업그레이드해 내년 중반 이후 3나노 2세대 공정을 양산할 계획이며, 삼성전자는 2024년 3나노 GAA 2세대 공정을 계획하고 있다. 한편 삼성전자는 최근 반도체 관련 첨단 기술 개발을 주도할 차세대 R&D단지 건설을 위한 착공식을 개최했다. 착공식에는 이재용 삼성전자 부회장이 직접 참석하며 그 중요성을 직접적으로 보여주기도 했다.

전혜인기자 hye@dt.co.kr