“삼성이 유일한 파운드리 대항마” 가격 올린 TSMC에 맞선다

시장 선도 3나노 공정 승부수
‘종합 반도체’로 TSMC 맹추격
GAA 기술로 초격차 실현 계획
TSMC 물량 부족에 반사익 기대

12일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 ‘삼성 파운드리 포럼 2024(Samsung Foundry Forum 2024)’에서 삼성전자 파운드리 사업부장 최시영 사장이 기조연설을 하고 있다. [삼성전자 제공]

삼성전자는 세계 최초로 도입한 GAA(게이트올어라운드) 기술 기반 3나노 이하 파운드리 시장을 리드한다는 전략으로 TSMC에 맞서고 있다. 이를 통해 삼성전자만의 확실한 파운드리 시장을 구축할 수 있을지 주목된다. AI 반도체 수요가 급증하는 상황에서 TSMC가 최근 가격 인상을 예고해 삼성이 TSMC의 대항마라는 평가도 나오고 있다.

삼성전자는 12일(현지시간) 열린 ‘삼성 파운드리 포럼’에서 GAA 기술을 기반으로 한 2나노와 1.4나노 개발도 순항 중이라고 강조했다. GAA는 삼성전자가 지난 2022년 6월 3나노 양산에 세계 최초로 도입한 기술로, 3나노 이하 선단 공정에 최적화된 기술로 꼽힌다. 기존 트랜지스터 구조인 핀펫 보다 데이터 처리 속도가 빠르고 전력 효율이 높다고 평가받는다.

삼성전자는 GAA 기술에서의 초격차를 기반으로 폭발적 성장세가 예상되는 3나노 이하 선단 공정 시장에서 승기를 잡겠다는 계획이다.

시장조사기관 옴디아에 따르면, 전체 파운드리 시장에서 3나노 이하 공정이 차지하는 매출은 2023년 3.7%에서 2027년 25.1%로 8배 가량 늘어날 전망이다. 같은 기간 전체 파운드리 시장은 연평균 18.1% 성장할 것으로 예상돼, 3나노 이하 공정이 시장 성장세를 이끌 것으로 보인다.

금융투자업계에 따르면, 지난해 삼성 파운드리 수주 규모는 160억 달러로 역대 최대를 기록한 것으로 추정된다. 삼성 파운드리 고객 수도 지난해 120개에서 2028년 210개로 늘어날 것으로 예상했다. 이럴 경우 삼성전자의 파운드리 시장 점유율은 지난해 약 12%에서 2028년 24%까지 2배 가량 확대될 전망이다.

삼성은 첨단 공정 기술을 사용해 고성능 컴퓨팅(High Performance Computing, HPC)을 포함한 AI 가속기 등 응용처 확대에도 나선다.

이날 포럼에서 발표한 SF2Z 공정은 ‘후면전력공급’ 기술을 탑재한 2나노 공정이다. 전류의 흐름을 불안정하게 만드는 전압 강하 현상을 대폭 줄여 고성능 컴퓨팅 설계 성능 향상에 탁월한 것으로 평가된다. ‘후면전력공급’은 전력선을 웨이퍼 후면에 배치해 전력과 신호 라인의 병목 현상을 개선하는 고난도 기술이다. 초미세화 공정을 구현할 수 있는 ‘게임 체인저’로 불리며, 아직 상용화 사례가 없다. TSMC는 앞서 2026년 말 2나노 이하1.6공정에 후면전력공급 기술을 도입하겠다고 밝힌 바 있다.

앞서 삼성은 2027년까지 파운드리 사업에서 모바일 외 제품군의 매출 비중을 50% 이상 높여 나갈 계획이라고 밝혔다. 실제로 올해 AI 관련 매출은 전년 대비 80% 이상 증가했다. 지난해 AI 스타트업 그로크(Groq)와 텐스토렌트(Tenstorrent)의 차세대 AI 칩 양산을 수주하는데 성공했다.

삼성 파운드리의 성장세는 최근 TSMC의 가격 인상 움직임과 더불어 더욱 가속화될 것으로 전망된다.

웨이저자 TSMC 신임 회장은 최근 주주총회에서 “비용 증가로 파운드리 가격을 높일 수 밖에 없다”고 밝혔다. 이달 초 열린 컴퓨텍스 행사에서도 “시장에선 TSMC의 가격이 제일 비싸다고 평가하는데, 고객이 얻는 수율을 보면 TSMC 웨이퍼(반도체 원판)의 가성비가 가장 좋기 때문에 아직은 (가격을) 상향 조정할 여지가 있다”고 말했다.

전력난으로 대만 정부가 전기요금을 인상했고, AI 가속기 양산 수요 폭발로 첨단 공정 생산 비용이 늘어난 탓이다. AI 가속기 시장을 리드하고 있는 엔비디아는 자사 제품 생산을 전량 TSMC에 위탁하고 있다. 업계에서는 빅테크 기업 간 3나노 물량 확보 경쟁이 치열해지면서 2026년까지 TSMC의 파운드리 캐파(생산능력) 부족 현상이 지속될 것으로 보고 있다.

파운드리 시장에서 TSMC의 유일한 대항마로 꼽히는 삼성전자에 이같은 흐름은 이득이다. TSMC 가격 인상 및 물량 부족으로 삼성전자를 선택하는 고객사가 늘어날 여지가 있기 때문이다.

대형 고객사 중 하나인 AMD도 삼성전자와의 협력을 늘리고 있다. 리사 수 AMD CEO는 지난달 벨기에 안트베르펜에서 열린 ‘ITF WORLD 2024’ 기조연설에서 “반도체 전력 효율성과 성능을 향상하고자 3나노 GAA 공정으로 신제품을 양산할 계획”이라고 밝힌 바 있다. 3나노에 GAA 공정을 도입한 곳은 삼성 뿐이다. 오는 13일(현지시간) 열리는 삼성 SAFE 포럼에는 빌 은 AMD 기업담당 부사장이 참석해 발표자로 나선다. 김민지 기자

jakmeen@heraldcorp.com