삼성, 2027년까지 클린룸 7배 확장 …"AI시대 파운드리 이끈다"

美서 '파운드리 포럼' 열어
평택·용인·美테일러시에
생산능력 선제적으로 확대
차세대 GAA공정구조 성공
3나노부터 TSMC 기술 추월
지식재산권 확보는 과제로

삼성전자가 27일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 개최한 '삼성 파운드리 포럼 2023'에서 최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장이 기조연설을 하고 있다. 삼성전자

삼성전자가 반도체 위탁생산(파운드리) 1위인 대만 TSMC를 따라잡기 위해 차세대 공정과 생산능력, 지식재산권(IP) 삼박자를 모두 강화하겠다는 계획을 발표했다. 1분기 TSMC에 60%까지 시장 점유율을 내준 상황에서 절치부심해 격차를 줄여 나가겠다는 각오다. 삼성전자는 27일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 '삼성 파운드리 포럼 2023'을 열고 이 같은 청사진을 공개했다.

삼성전자는 이날 미국과 한국을 중심으로 선제적인 생산능력 확대를 진행하고 있다고 밝혔다. 시장 수요에 신속하고 탄력적으로 대응하기 위해 경기 평택시과 미국 텍사스주 테일러시를 중심으로 반도체 클린룸을 짓고 있다.

2027년 클린룸 규모는 2021년보다 7.3배 확대된다. 올해 가동을 시작하는 평택 3라인에 이어 현재 건설 중인 미국 테일러 1라인도 계획대로 올해 하반기에 완공하고, 내년 하반기에 본격 가동할 예정이다. 국가산업단지로 조성 중인 용인으로도 생산 거점을 확대한다. 이 같은 집중 건설계획은 최근 글로벌 거점을 다변화하는 TSMC와 대비되는 행보다. TSMC는 최근 대만과 미국에 이어 유럽과 일본으로 거점 다변화를 추진하고 있다. TSMC는 독일 드레스덴에 100억유로(약 14조원) 규모의 공장 건설을 협의 중이다. 이와 동시에 일본 구마모토현에도 두 개의 공장을 준공할 예정이다.

삼성전자는 TSMC에 맞서기 위해 생산능력 확대와 더불어 제품군 다변화에도 나선다. 차세대로 분류되는 일명 '3세대 반도체'를 신규 먹거리로 지목했다. 8인치 질화갈륨(GaN) 전력반도체가 대표적 사례다.

기존 전력반도체는 주로 실리콘(Si) 소재로 만들어졌는데, 최근에는 전력 효율과 내구성을 극대화한 GaN 등 신소재 기반 차세대 전력반도체가 주목받고 있다.

6세대(G)용 반도체도 새로운 도전 분야다. 선행 기술을 확보하기 위해 5㎚(나노미터·1㎚는 10억분의 1m) 무선주파수(RF) 전용 공정을 개발해 2025년 상반기에 양산하기로 했다.

삼성은 이번 포럼에서 지식재산권도 대폭 강화하겠다고 강조했다. 이는 기존에 삼성이 TSMC에 가장 큰 열세라고 평가받는 분야다. 파운드리는 고객이 반도체 설계도를 가져오면 생산을 맡는다. 다품종 소량 생산이 핵심인 파운드리 사업에서 IP는 특히 중요한 자산이다. 이 때문에 자연스럽게 팹리스(반도체 설계 전문회사)들은 IP를 많이 보유한 파운드리를 찾을 수밖에 없다.

삼성전자는 이날 50개 글로벌 IP 파트너와 4500개 이상의 IP를 확보한 상태라고 밝혔다. 이는 2017년 수준과 견줘 3배 이상 늘어난 수치다. 지난해 말 기준 TSMC의 IP 자산은 5만5000개를 넘어선 것으로 알려졌다. 이는 전년보다 37% 급증한 규모다. 파운드리 후발주자인 인텔마저도 IP 분야에서만큼은 삼성전자보다 우위라는 평가도 있다.

아직 가야 할 길은 멀지만 삼성전자가 자신감을 잃지 않은 이유는 차세대 공정의 핵심이라고 할 수 있는 'GAA(게이트올어라운드)' 구조를 이미 선제적으로 안착시키는 데 성공했기 때문이다. GAA는 게이트의 면적을 극대화해서 데이터 처리 속도와 전력 효율을 높이는 기술이다. 삼성전자는 3㎚ 이하 파운드리 시장을 공략하기 위해 GAA를 지난해 6월 3㎚ 공정에 세계 최초로 도입했다. TSMC는 2㎚ 공정부터 GAA를 도입할 예정이다.

[오찬종 기자]