엔비디아 등 주요 빅테크 기업이 TSMC 대신 삼성전자 파운드리를 적극 검토하고 있다는 관측이 나온다. 이에 삼성전자의 2나노 공정 수율(결함이 없는 합격품의 비율) 문제가 변수로 떠오르고 있다. 2나노 공정은 아직 대량양산에 돌입하지 않은 최첨단 공정으로 인공지능(AI) 시대에 핵심 기반 기술로 꼽힌다.
3나노 공정에서 TSMC에 주도권을 뺏긴 삼성전자 입장에선 2나노 공정 수율을 개선해 빅테크 고객사를 확보하는 것이 절실해진 상황이다. 업계에서는 일찌감치 GAA(게이트올어라운드) 공정을 3나노 공정부터 적용한 삼성이 좀더 유리한 위치에 있다고 봤다.
삼성, 2나노 마지막 기회
9일 업계에 따르면 애플은 TSMC의 2나노 공정을 활용해 아이폰17 또는 아이폰18 시리즈에 탑재할 모바일 AP(애플리케이션프로세서) 생산을 2026년으로 연기할 것으로 알려졌다. TSMC의 2나노 공정 생산능력이 제한적인데다 가격이 높아 계획을 미룬 것으로 알려졌다.
대만 공상시보는 엔비디아, 퀄컴 등이 삼성 파운드리의 2나노 테스트 공정을 활용할 수 있다는 관측을 내놨다. TSMC 의존도를 낮추고 파운드리 비용을 절감하기 위해서다. 삼성 파운드리 활용으로 공급선 다변화를 구축해 가격 부담을 낮추기 위한 목적도 크다는 관측이다.
최근 삼성전자는 2나노 공정을 중심으로 가격 경쟁력을 갖추면서도 안정적인 수율을 확보하기 위해 개발 및 테스트에 집중하고 있다. 삼성전자는 올해 상반기 2나노 공정 시험생산을 시작으로 하반기 본격 양산 체제에 돌입한다. 이를 위해 3나노 공정에서 세계 최초로 적용한 게이트올어라운드(GAA) 기술을 2나노에 적용해 수율을 확보한다는 계획이다.
GAA 기술 선제 도입했지만 변수 남아
업계와 전문가들은 삼성전자의 2나노 공정 수율 개선이 관건이라고 짚으면서도 전망에는 의견이 엇갈린다.
일각에서는 삼성이 3나노 공정에서 수율을 개선하지 못해 빅테크 수주에 실패한 경험이 있는 만큼 2나노 공정에서 나은 결과를 낼 지에 반신반의한다. 다른 일각에서는 TSMC와 견줘 게이트올어라운드(GAA) 기술을 가장 먼저 적용해 노하우를 확보했다는 점을 강점으로 꼽으며 승산이 충분하다고 해석한다.
GAA 기술은 전류가 흐르는 채널을 모든 면에서 제어하는 방식의 차세대 반도체 제조공정이다. 기존의 핀펫 기술보다 전류제어가 정밀해 전력 효율성이 크게 향상된다.
이종환 상명대 시스템반도체공학과 교수는 “삼성전자는 3나노 공정부터 세계 최초로 핀펫이 아닌 GAA구조를 도입했는데 수율이 좋지 않았다. GAA 기술이 적용되는 2나노에서 수율 개선을 위한 어떤 솔루션을 마련했다고 가정하면 빅테크들과의 수주는 순조롭게 이뤄질 가능성이 있다”고 분석했다.
이 교수는 특히 올해가 인공지능(AI) 시장 확대에 맞춰 빅테크 기업의 2나노 공정 활용이 본격화되는 시기인만큼 삼성전자엔 파운드리 주도권을 회복할 마지막 기회라고 봤다.
그는 “파운드리 사업에서 적자를 지속하고 있는 삼성전자 입장에선 첨단 공정인 2나노에서 승부를 볼 수 밖에 없고 더욱 절실하다”며 “TSMC는 3나노에서는 노하우가 쌓여서 기술력이 우위에 있지만 2나노는 GAA를 처음 접하다보니 수율 문제를 놓고 걱정이 있을 것이다. 삼성도 2나노에 대한 수율 검증이 아직 되지 않았다. 2나노 기술력의 핵심은 면적을 줄이면서도 적은 소비전력을 내는 게 중요하다”고 말했다.
미중 패권전쟁이 벌어지는 국제 정치적 관점에서 보면 삼성전자가 빅테크와 수주할 가능성이 꽤 높다는 분석도 있다. 고객사 다변화를 독려하는 미국 정부를 의식해 2나노에선 빅테크들이 삼성전자와도 양산 수주 계약을 할 가능성이 있다는 시각이다.
경희권 산업연구원 연구위원은 “지정학적으로 트럼프 1기 행정부때부터 중국, 대만을 아울러 중화권 기업에 첨단 공정을 내줘서는 안된다는 기조가 있었고, 미국은 반도체와 과학법 정책 이행으로 이어졌다는 점에선 삼성전자가 유리하다”라며 “TSMC가 이미 엔비디아와 애플 등에 상당한 캐파(생산능력)을 가지고 있는데 미국은 이 부분을 견제해 선단 공정에 대해 멀티소싱 전략을 독려하고 있다”고 말했다.
경 연구위원은 “TSMC는 대만 정부의 전폭적인 지원을 받고 있고, 연봉 등 처우가 좋아 인재확보가 잘되고 있는 반면 삼성전자는 이 부분에서 불리한 입장에 있다”라며 “다만 TSMC와 비교해 삼성전자는 갤럭시 스마트폰 사업을 하고 있어 판로 확보 측면에서 경쟁력이 있다. 장기적으로 파운드리 사업을 넘어 스마트폰 사업에도 힘을 쏟아야한다”고 말했다.
이선율 기자
melody@chosunbiz.com
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