삼성전자, SK하이닉스·TSMC에 포위..초격차 전략 분수령

삼성전자가 업계 최초로 개발한 36GB 용량의 'HBM3E' 12단. 삼성전자 제공

[파이낸셜뉴스] 삼성전자가 인공지능(AI) 반도체의 핵심인 고대역폭메모리(HBM)와 파운드리(반도체 위탁생산) 시장을 각각 장악한 SK하이닉스와 TSMC와의 격차를 좁히지 못하면서 반도체 전략의 중대 분수령을 맞고 있다.

반도체 수장을 전격 교체한 만큼 선두 경쟁사를 빠르게 추격할 삼성 반도체의 초격차 전략에 전면적인 변화가 있을 것으로 관측되고 있다.

26일 관련 업계에 따르면 현재 삼성전자는 세계 최초로 개발한 36기가바이트(GB) 용량의 HBM3E(HBM 5세대) 12단(H) 제품의 엔비디아 퀄 테스트(품질 검증)를 진행 중이다. 퀄 테스트는 해당 제품 품질이 납품 가능한 수준인 지 성능을 시험하는 단계다. 퀄 테스트를 통과한 후 본계약 절차를 밟게 된다. HBM3E는 현 시장 주류인 HBM3(HBM 4세대)의 성능 개선 제품이다.

다만, 삼성전자의 제품에 대한 엔비디아 퀄 테스트 결과는 예상보다 늦어지고 있다. 삼성전자는 HBM3E 12단을 올 상반기 양산할 계획인데, 5월 말에도 아직 고객사 납품 여부가 결정되지 않은 것이다. 삼성전자의 경쟁사인 SK하이닉스와 마이크론은 엔비디아와 HBM3E 8단 공급 계약을 체결한 상태다.

다만, 삼성전자는 HBM 공급 테스트가 순조롭게 진행되고 있다는 입장이다. 삼성전자는 최근 일부 외신에서 "제품 발열과 전력 소비 등의 기준을 충족하지 못해 삼성전자가 엔비디아의 퀄 테스트를 통과하지 못했다"는 부정적 보도를 내자 즉각 반박하며 진화에 나섰다. 삼성전자는 "현재 다수의 업체와 긴밀하게 협력하며 지속적으로 기술과 성능을 테스트하고 있다"며 "HBM의 품질과 성능을 철저하게 검증하기 위해 다양한 테스트를 수행하고 있다"고 강조했다. 언론 보도에 즉각 대응을 자제했던 삼성전자가 HBM 이슈에 민감한 반응을 보일 정도로 엔비디아 공급망 편입이 향후 초격차 전략에 결정적인 변수로 해석되고 있다.

최근 반도체 총괄로 전격 임명된 전영현 부회장은 HBM 수율 개선 등 엔비디아 공급 전략을 최우선 검토 중인 것으로 알려졌다.

삼성전자는 파운드리 사업에서도 TSMC와 격차가 벌어지고 있다. 시장조사기관 카운터포인트에 따르면 올해 1·4분기 기준 삼성전자의 글로벌 파운드리 시장 점유율은 13%로, 전 분기(14%) 대비 1%p 줄었다. 반면 TSMC는 같은 기간 61%에서 62%로 1%p 증가했다. TSMC와 삼성전자와의 점유율 격차는 47%p에서 49%p로 2%p 확대됐다.

TSMC의 점유율 상승세는 AI 붐의 영향이 크다. 엔비디아도 자사 GPU 물량을 전량 TSMC에 위탁해 생산하고 있다. 데이터센터에서 가장 많이 사용되는 GPU인 H100, A100은 각각 TSMC의 4나노(1nm=10억분의1m), 7나노 공정에서 탄생된다. 엔비디아의 차세대 GPU인 H200, B100도 TSMC의 4나노와 3나노 공정에서 양산된다.

삼성전자는 세계에서 가장 먼저 3나노 양산에 들어갔지만 중국 암호화폐 업체와 삼성전자 팹리스(반도체 설계전문)인 시스템LSI사업부를 제외하면 대형 고객사 물량을 확보하지 못한 것으로 알려졌다.

업계 관계자는 "삼성전자가 파운드리 3나노 공정부터 차세대 트랜지스터 기술인 게이트올어라운드(GAA)를 적용하는 등 기술력 자체는 TSMC에 밀리지 않는다"며 "3나노 이하 최선단공정 기술력에 대한 고객사들의 신뢰를 얻는 것이 급선무"라고 말했다.

mkchang@fnnews.com 장민권 기자