TSMC, 2·3나노 20% 증산… 삼성과 첨단칩 격차 벌렸다

공정 수율 자신감·AI 수요 확대에 대응
삼성 파운드리는 아직 2나노 안정화 중
총파업 예고 '노조 리스크' 등 첩첩산중
美인텔은 내년 '1.4나노급 양산' 도전장

글로벌 파운드리 1위 기업인 대만 TSCM가 첨단 공정 생산능력을 올해 20% 확대하고 파운드리 1위 자리를 굳힌다. 사진은 챗GPT가 그린 일러스트.

세계 반도체 위탁생산(파운드리) 시장의 절대 강자인 대만 TSMC가 이번엔 최첨단 2·3나노미터(㎚) 생산능력을 20% 확대한다. TSMC의 2나노 공정 수율이 이미 안정화 단계에 이르렀음을 뜻한다.

TSMC가 최첨단 공정 생산량을 늘리면 삼성전자 파운드리의 입지는 그만큼 더 줄어든다. 2030년까지 파운드리를 포함한 비메모리 분야에서 세계 1위를 달성하겠다는 이재용 삼성전자 회장의 목표 역시 멀어지고 있다.

시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면 지난해 TSMC의 시장 점유율은 70% 이상이며, 삼성전자는 6∼7%대다.

삼성 파운드리의 경우 현재 4나노가 성숙 공정이며, 2나노는 아직 수율을 높이는 데 주력하고 있다. 이 와중에 1나노대 양산 연기와 고객 확보 부담, 그리고 노조 이슈 등 내부 리스크까지 떠안고 있다.

격차는 더 벌어질 것으로 보인다. TSMC는 오는 2027년부터 1나노급 양산에 돌입한다는 계획이고, 삼성전자는 1나노대 양산 목표 시점을 당초 2027년에서 2029년으로 2년가량 연기했다.

29일 대만언론과 외신 등에 따르면 TSMC는 인공지능(AI) 반도체 수요 증가에 대응하기 위해 2026년 말까지 2나노와 3나노 공정 웨이퍼 생산능력을 약 20% 확대하기로 했다.

TSMC는 3나노 공정 월 생산능력을 약 18만장 수준까지 확대하고, 2나노 역시 월 10만장 규모까지 끌어올릴 계획이다. 업계에서는 TSMC가 2나노와 3나노 공정에서 이미 80~90% 수준의 안정적인 수율을 확보한 것으로 보고 있다.

엔비디아, AMD, 애플 등 주요 빅테크 고객사의 AI 반도체 주문 증가가 증설 배경으로 꼽힌다. 데이터센터용 그래픽처리장치(GPU)와 고성능 AI 칩 수요가 빠르게 확대되면서 첨단 미세공정 중심의 구조적 수요가 강화되고 있다는 분석이다.

이 때문에 주요 빅테크 업체들은 TSMC에 파운드리를 의뢰하기 위해 최소 반년 이상은 기다려야 하는 것으로 알려졌다. 테슬라와 애플 등 일부 업체들이 최근 삼성 파운드리에 첨단칩 제조를 의뢰한 것도 이 같은 이유에서다.

그러나 TSMC가 생산량을 늘리면 빅테크 업체들은 삼성으로 가던 발길을 돌릴 가능성이 높다. 설계를 공유하고 안정적으로 생산해야 하는 파운드리의 특성 상 거래 업체를 바꾸는 경우는 그리 많지 않다. 시장에서는 이번 증설이 TSMC의 첨단 공정 지배력을 한층 공고히 하는 계기가 될 것으로 보고 있다.

이 와중에 인텔의 파운드리 재진입도 삼성 파운드리에는 부정적인 변수로 작용하고 있다. 미국 정부의 지원을 받고 있는 인텔은 내년 14A(1.4나노급) 공정 양산을 위해 장비 반입 등을 진행 중이다.

또 삼성전자 출신 인력을 영입하고 테슬라의 AI 칩 프로젝트 '테라팹'에도 참여하는 등 경쟁력을 키우고 있다.

결국 AI 반도체 시대에 진입하면서 글로벌 파운드리 시장은 TSMC의 초격차 강화, 인텔의 추격, 삼성전자의 방어 구도가 복잡하게 얽히는 양상이다.

반면 삼성전자도 첨단 2나노 공정 경쟁보다 수율과 안정성이 검증된 4나노(nm) 핀펫(FinFET) 공정을 앞세워 고객사 확보에 나서고 있다. 이는 최첨단 공정 수요뿐 아니라 양산 안정성과 비용 효율을 중시하는 고객층까지 동시에 공략해 파운드리 수주 기반을 넓히려는 전략으로 해석된다.

회사 측은 자사의 4나노 공정 경쟁력이 6년 이상 양산 경험을 바탕으로 한 높은 성숙도와 안정적인 수율에 있다고 설명했다. 또 AI 가속기, 6세대 고대역폭메모리(HBM4) 베이스다이, 차량용 반도체, 무선주파수(RF) 칩 등 다양한 분야에 대응 가능한 플랫폼이라고 강조했다.

다만 삼성전자는 현재 노조의 총파업 예고라는 돌발 악재를 맞은 상태다. 파운드리의 특성 상 한 번 고객의 신뢰를 잃으면 다시 회복하기까지 상당한 시일이 걸린다.

김대종 세종대학교 경영학부 교수는 "수율 안정화와 고객 생태계 확대, 조직 구조 혁신이 병행되지 않으면 경쟁력 회복이 쉽지 않을 것"이라고 분석했다.

이상현 기자 ishsy@dt.co.kr