TSMC, 파운드리 주문 넷 중 셋 쓸어간다 … 삼성전자, 수율 잡기 총력

세계 최대 반도체 위탁생산(파운드리) 업체인 대만 TSMC의 올해 시장 점유율이 70%까지 확대될 것이란 전망이 나왔다. 삼성전자 파운드리가 2028년까지 TSMC를 따라잡겠다고 공언했음에도 불구, 양사의 격차가 더욱 벌어질 것이란 관측이다.

24일 디지타임스와 자유시보 등 대만 외신은 TSMC의 올해 시장 점유율이 70%, 내년에는 75%로 확대될 것으로 전망했다. 지난해 1~4분기 평균 점유율 64% 넘어 사상 최대치를 경신할 것이란 관측이다. 

하반기 양산을 목표로 내건 최첨단 2나노미터(㎚·10억분의 1m) 공정의 안정적 수율과, 글로벌 빅테크들을 고객사로 확보했다는 점이 배경으로 지목된다. 

TSMC는 게이트올어라운드(GAA) 기술 전환에서는 삼성전자에 뒤쳐졌으나 2나노 공정에서 60%가 넘는 수율을 달성한 것으로 알려진다. 일각에서는 수율이 이미 90%에 준한 것으로 보는 관측도 있다. 수율은 공장에서 생산한 제품 가운데 시장에 당장 판매할 수 있는 제품 비율을 말한다. 통상 수율이 60%를 넘으면 양산이 가능한 것으로 평가받는다. 즉, 수율이 90%라면 TSMC가 반도체 10개를 생산해 9개 제품을 고객사에 팔 수 있다는 의미로 보면된다. 

그 결과 이미 지난 4월부터 엔비디아와 AMD, 애플, 퀄컴, 미디어텍 등 주요 글로벌 빅테크들의 주문을 확보한 것으로 전해진다. 업계에서는 TSMC의 2나노 공정이 인공지능(AI) 수요에 힘입어 양산 이후 4분기 만에 완전 가동률에 도달할 것으로 보고 있다.

실제 TSMC도 올해 1분기 실적 발표에서 “2나노 기술 양산 초기 2년 동안의 새로운 설계는 3나노 및 5·4나노보다 많을 것으로 예상된다”면서 “스마트폰과 고성능컴퓨팅(HPC) 애플리케이션이 수요를 견인할 것”이라 전망한 바 있다. 

삼성전자 파운드리의 경우 2나노 공정에 대한 빅테크들의 주문이 없어 TSMC로의 집중 현상이 심화할 것이라는 게 대만 언론의 분석이다. 

삼성전자도 올해 하반기 2나노 공정 양산을 목표로 하고 있다. 그러나 수율은 아직 30~40% 수준에 불과하다는 게 업계의 추정이다. 현재 2나노 1세대 공정 신뢰성 평가를 마치고 수율 개선에 총력을 기울이고 있는 것으로 전해진다. 

삼성전자는 지난 2023년 세계 최초로 차세대 트랜지스터 구조인 GAA 기술을 적용한 3나노 공정 양산에 성공한 바 있다. 이에 GAA 기술을 본격 적용하는 2나노 공정부터는 TSMC를 따라잡을 수 있을 것으로 자신해왔다. TSMC가 3나노 공정까지 기존 공정인 핀펫(FinFET) 구조를 유지해왔기에 GAA 기술을 적용한 제품의 수율 확보에 적지 않은 시간이 걸릴 것이란 관측이었다. 

그러나 3나노 공정에서 기록한 높은 수율(80%)을 바탕으로 2나노 공정까지 빠르게 안정화시킨 것으로 파악된다. 또한 많은 빅테크들에 반도체를 공급하면서 첨단 공정 전반의 안정성도 한 단계 끌어올린 것으로 보인다.

삼상전자 파운드리는 2019년 시장 점유율을 18.5%까지 끌어올리며 TSMC와의 격차를 29.6%포인트(p)까지 줄였지만 이후 점차 차이가 벌어지면서 올해 1분기에는 59.9%p까지 격차가 벌어졌다. 수율을 끌어올리지 못하면서 글로벌 빅테크와 같은 대형 고객사를 선점하지 못한 점이 요인으로 지목된다. 

최근에는 구글이 향후 5년간 자사 스마트폰 ‘픽셀 10’부터 ‘픽셀 14’까지 탑재하는 모바일 애플리케이션 프로세서(AP) 텐서칩을 TSMC에 맡기기로 한 것으로 알려지면서 고객사 확보가 더욱 절실해진 상황이다. 삼성전자의 AP 엑시노스를 모티브로 한 것으로 알려지는 구글의 텐서칩은, 기존에 삼성전자에서 생산해왔다. 

업계 관계자는 “삼성전자가 파운드리 부문에서 인재를 영입하는 등 대형 외부 고객을 잡기 위한 노력을 펼치고 있지만 수율이 확보되지 않으면 빅테크향 수주는 사실 어려운 상황”이라면서 “2나노의 경우 현재 일본 팹리스 등을 고객사로 확보한 것으로 알고 있다”고 전했다.