불황에도 첨단 파운드리는 순항…삼성·TSMC '진검승부' 시작됐다

TSMC "올해 3나노 고객 수요, 공급 능력 초과" 강조
'신기술' 삼성 vs '긴 업력' TSMC 경쟁 심화

25일 경기 화성시 삼성전자 화성캠퍼스에서 열린 세계 최초 GAA 기반 3나노 양산 출하식에서 연구원들이 3나노 반도체 양산품을 출하하고 있다..(공동취재) 2022.7.25/뉴스1 ⓒ News1 민경석 기자

(서울=뉴스1) 노우리 기자 = 경기 침체 본격화로 메모리 반도체에 이어 파운드리(반도체 수탁생산) 산업에서도 불황의 그림자가 짙어진 가운데 10나노미터(1㎚=10억분의 1m) 이하 첨단공정의 중요성이 부각되고 있다. 상대적으로 경기에 덜 민감한 고성능·저전력 칩 수요가 꾸준히 증가하고 있는 데다, 이를 생산할 수 있는 업체가 삼성전자와 대만 TSMC 등 일부 업체로 한정돼 주문량이 몰릴 수밖에 없어서다.

이에 따라 파운드리 업계 1·2위인 TSMC와 삼성전자의 첨단공정 점유율 싸움은 한층 치열해질 것으로 예상된다. 특히 후발주자로 추격에 속도를 내는 삼성전자로선 TSMC보다 빠르게 진출한 최선단 3나노 공정에서의 고객 확보가 향후 승부를 가르는 변곡점이 될 전망이다.

20일 업계에 따르면 최근 TSMC는 실적 발표에서 자사 3나노 공정을 뜻하는 N3·N3E 공정과 관련해 “고성능 컴퓨터(HPC), 스마트폰 등 수요처의 주도로 2023년 원활한 상승세가 예상된다”며 “고객의 수요가 공급 능력을 초과한다”고 평가했다.

TSMC는 지난해 4분기 N3·N3E 공정 생산을 시작한데 이어 올해 하반기 대량 양산에 들어갈 것이라고 밝혔다. 또 올해 연간 기준으로 3나노 공정의 매출 비중은 4~6%에 달할 것으로 내다봤다. 이는 TSMC가 5나노 공정(N5)을 도입한 2020년 해당 공정이 차지한 비중의 약 두 배 수준이다.

TSMC는 이번 실적 발표에서 고객사 수요 급감에 따라 분기 매출이 전년동기대비 5%, 시설 투자를 포함한 연간 자본 지출은 12%가량 줄어들 것이라고 했다. 매출 감소와 투자 축소를 경고한 상황에서도 첨단공정에 대한 밝은 전망은 유지한 것이다.

ⓒ AFP=뉴스1

3나노를 포함한 첨단공정 반도체 수요가 경기 불황과 관계없이 일정 수준으로 유지되는 건 인공지능(AI), HPC 분야에서 첨단 반도체 수요가 높아지고 있기 때문이다. 시장조사업체 옴디아에 따르면 올해 전체 파운드리 시장에서 3나노 매출 비중은 10%를 넘어서고 2024년에는 16.1%까지 오를 전망이다.

한 업계 관계자는 “애플에 이어 구글, 아마존, 메타 등 IT 빅테크 업체들이 자체 반도체 개발에 나서면서 첨단공정 파운드리 고객사 풀은 지속적으로 늘어나고 있다”며 “현재 10나노 이하 반도체 수탁생산이 가능한 곳이 삼성과 TSMC, 인텔 등 극히 한정적이다 보니 수요가 공급을 앞지르는 상황이 어떻게 보면 당연하다”고 말했다.

경기 불황으로 파운드리 업황마저 둔화세에 접어든 상황에서 추가 성장여력을 확보하기 위한 첨단공정 점유율 경쟁 강도도 격화될 전망이다. 삼성전자와 TSMC의 전체 파운드리시장 점유율 차이는 3배 이상 벌어졌지만 10나노 이하에선 6대 4 수준으로 양분하고 있다.

특히 양사는 본격 개화한 3나노 시장에서 고객 확보에 사활을 걸고 있다. TSMC는 많은 고객과 오랜 시간 쌓아온 업력을 강점으로 내걸었고, 삼성전자는 신기술 도입을 강조하고 나섰다.

TSMC의 3나노 제품은 기존 5나노와 동일한 '핀펫(FinFET)' 구조인 반면 삼성전자 3나노 공정은 세계 최초로 차세대 트렌지스터 구조인 '게이트올어라운드(GAA)' 기술을 도입했다. GAA는 전류가 흐르는 채널을 4면으로 둘러싸 전류의 흐름을 더욱 세밀하게 조정할 수 있다.

GAA 공정 자체 난도가 높고 수율(합격품 비율) 확보도 쉽지 않은 면이 있지만 업계에선 삼성전자가 지난해 과도기를 거쳐 최근 안정적인 수준의 수율을 달성한 것으로 보고 있다.

TSMC의 기술 로드맵상 삼성전자가 수율을 추가로 끌어올릴 시간도 남아있다. 김영건 미래에셋증권 연구원은 "삼성전자의 GAA와 비슷한 나노시트 기반 TSMC N2(2나노) 양산 시점이 2025년인 점은 변함이 없으며, 삼성전자는 현 시점부터 약 1~2년간의 수율 확보 여력이 있다고 판단된다"고 말했다.

we1228@news1.kr