2나노 수율·안전성 입증···HBM 이어 파운드리도 반등 기지개

■삼성 파운드리, 23조+α 테슬라 AI칩 수주
수조원 적자 수렁 속 초대형 잭팟
빅테크와 계약···공정 최적화 발판
퀄컴·엔비디아 테스트에도 긍정적
중국과 격차 벌리고 TSMC 추격
차세대 D램과 투트랙으로 재도약

[서울경제]

삼성전자(005930) 파운드리(반도체 위탁 생산)가 테슬라의 차세대 자율주행 인공지능(AI) 칩 수주에 성공하면서 수조원 대 적자 수렁에서 벗어날 재도약의 발판을 마련한 것으로 분석된다. 고대역폭메모리(HBM) 경쟁에서 밀린 메모리 부문도 차세대 D램과 HBM4 등을 통해 반전을 꾀하는 가운데 파운드리에서 의미 있는 성과를 일궈내며 삼성전자 반도체가 바닥을 찍었다는 평가가 나온다.

28일 반도체 업계에 따르면 이번 테슬라 수주는 삼성 파운드리의 2㎚(나노미터·10억분의 1m) 공정이 계획했던 수율과 생산 안정성을 예정대로 달성하고 있다는 것을 방증한다. 삼성전자가 공개한 파운드리 로드맵에 따르면 회사는 연내 2나노 공정 양산을 완료할 계획이었다.

삼성전자는 이번 계약을 성사시키기까지 실패의 연속이었다. 지난해 양산 계획이었던 3나노 2세대 공정은 수율·수익성 문제로 최대 고객사이자 한 식구인 삼성전자 스마트폰 사업부로부터도 외면받았다. 당시 삼성전자는 전력을 더 세밀하게 조절하는 게이트올어라운드(GAA) 기술을 세계에서 가장 먼저 공정에 도입했지만 최적화에는 이르지 못했다. 갤럭시 탑재 실패 이후 파운드리 사업부 적자가 이어지면서 삼성전자 반도체 사업을 담당하는 디바이스솔루션(DS) 부문 전체가 흔들렸다. DS 부문은 올해 1분기 영업이익 1조 1000억 원에 그쳤고 2분기에는 4000억 원 수준까지 주저앉을 것이라는 증권사 분석도 있다.

이 같은 절체절명의 위기 속에 거둔 초대형 수주에 삼성전자 안팎의 기대감도 커지고 있다. 가장 큰 성과는 최선단 공정의 고객사 확보다. 삼성전자는 그간 2나노 고객으로 일본 스타트업 프리퍼드네트웍스(PFN)와 국내 AI 반도체 회사 딥엑스 등 중소형 고객사는 확보했지만 글로벌 기업은 확보하지 못했다. 파운드리에서는 매출뿐 아니라 기술 고도화를 위해 대형 고객사 확보가 중요하다. 나노미터 단위를 다루는 세계인 만큼 수많은 변수가 작용하기 때문에 실제 고객사와 소통하며 제품을 만들어보는 과정에서 공정을 최적화할 수 있기 때문이다.

이번 계약이 다른 빅테크 수주의 모멘텀이 될 수도 있다. 삼성 파운드리는 현재 퀄컴과 2나노 기반으로 첨단 모바일 애플리케이션프로세서(AP) 제품 생산을 위한 테스트를 진행하고 있다. 엔비디아와도 차세대 제품 생산의 2나노 계약을 위해 다방면으로 사전 테스트를 진행 중인 것으로 알려졌다. 업계 관계자는 “테슬라의 관문을 넘긴 만큼 다른 빅테크도 더 긍정적으로 평가할 여지가 있다”며 “안정적 공급을 위해 TSMC 대항마를 찾던 빅테크에도 좋은 소식”이라고 전했다.

파운드리 최대 매출처인 갤럭시 시리즈 탑재 기대감도 높아지고 있다. 파운드리 사업부는 내년 초 출시될 갤럭시 S26에 탑재될 엑시노스 2600을 2나노 기반으로 생산하기 위해 수율을 끌어올리고 있다. 최원준 삼성전자 모바일경험(MX) 사업부 개발실장 사장은 최근 “엑시노스 2600에 대한 평가가 계획대로 되고 있다”며 “과정은 아직 완료되지 않았고 현재 진행 중”이라고 말했다.

이번 수주는 업계 1위 대만 TSMC와의 격차를 줄이는 데도 기여할 것으로 전망된다. AI 반도체가 반도체 업계 지형을 흔들면서 삼성전자와 TSMC의 격차는 점점 벌어졌다. 시장조사 기관 트렌드포스에 따르면 올해 1분기 파운드리 점유율은 TSMC가 67.6%인 반면 삼성전자는 7.7%로 60%포인트 가까이 벌어졌다. 반면 중국 SMIC는 6.0%를 기록하면서 삼성이 2위 자리를 빼앗길 수 있다는 분석도 나올 정도다.

삼성전자는 이번 첨단 공정 수주 외에도 수익성 있는 기존(성숙) 공정 사업을 발굴해 중국과의 격차를 벌리고 TSMC 추격에 속도를 내는 투트랙 전략을 펼칠 예정이다.

파운드리의 선전은 메모리 경쟁력 회복과 함께 삼성전자 반도체 실적 전반에 긍정적 영향을 미칠 것으로 보인다. 삼성전자 메모리 사업부는 차세대 제품인 6세대 HBM(HBM4)을 최근 엔비디아 등 주요 고객사에 보내 검증 작업 중이다. HBM4의 재료가 되는 10나노 6세대 D램(D1c) 제품에 대한 수율 개선 작업도 양산 가능 수준을 향해 순항하는 것으로 알려졌다.

업계 관계자는 “퀄컴, 엑시노스 2600 등 향후 추가 대형 수주가 뒤따른다면 암울했던 파운드리 사업 분위기도 생각보다 금방 전환할 수 있다”며 “HBM 역시 단기간 역전은 어렵겠지만 브로드컴 등에 판로를 개척했고 HBM4도 고객사 납품이 성공하면 상황은 바뀔 수 있다”고 말했다.

허진 기자 hjin@sedaily.com