[비즈니스포스트] 삼성전자가 테슬라의 차세대 인공지능(AI) 자율주행 칩 'AI6'에 이어 'AI5' 파운드리(반도체 위탁생산)도 수주하면서 테슬라와 '테크 동맹'을 강화하고 있다.

이에 따라 삼성전자 파운드리는 3나노 공정 가동률을 대폭 끌어올리는 동시에 대형 고객사 추가 수주도 노려볼 수 있게 됐다.

한진만 삼성전자 파운드리사업부장 사장은 계속된 수주를 바탕으로 당초 2027년 흑자전환 예상 시기를 2026년으로 앞당길 수 있을 것으로 예상된다.

일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)는 미국 현지시각 22일 열린 테슬라 3분기 실적발표 콘퍼런스 콜에서 "AI5 칩에서는 삼성전자와 TSMC가 모두 함께 작업할 것"이라며 "지난 몇 주 동안 거의 AI5 칩에 매달렸으며, 전 세대 AI4 칩의 성능보다 4배 더 좋을 것"이라고 밝혔다.

AI5 칩은 당초 대만 TSMC 3나노 공정으로 제조되는 것으로 알려졌으나, 삼성전자도 테슬라 반도체 공급망에 추가 합류하게 된 것이다.

삼성전자는 테슬라 'AI4' 칩을 4~7나노 공정으로 제조하고 있고, 지난 7월에는 2나노 공정을 활용하는 22조7천억 원 규모의 차세대 'AI6' 칩 수주를 발표하기도 했다.

이날 머스크 CEO는 "삼성과 관련해서는 좋은 말밖에 할 것이 없다, 정말 훌륭한 기업"이라며 "삼성은 AI4를 제조하고 있으며, 아주 잘 하고 있다"고 치켜세우기도 했다.

테슬라가 AI5 칩 생산에 TSMC 외에 삼성전자도 포함한 것은 비용을 낮추고 공급망 리스크를 관리하기 위한 것으로 분석된다. 특히 삼성전자 3나노 공정이 상당 부분 개선된 점이 확인된 것으로 해석할 수 있다.

삼성전자의 텍사스 테일러 공장이 TSMC의 애리조나 공장보다 '더 진보된 장비' 갖추고 있다는 점도 영향을 미친 것으로 알려졌다. 삼성은 TSMC와 격차를 줄이기 위해 첨단 극자외선(EUV) 노광장비에 막대한 투자를 진행하고 있다.

삼성전자는 지난해부터 올해 초까지 3나노 수율(완성품 비율)을 끌어올리지 못하면서 대형 고객사를 확보하는 데 실패하며 어려움을 겪어왔다.

하지만 하반기 들어 수율이 안정화하면서 3나노 공정으로 제조한 모바일 프로세서 '엑시노스2500'을 폴더블폰 '갤럭시Z플립7'에 탑재하는 데 성공하며 반등의 계기를 마련했다.

게다가 이번 테슬라로부터 3나노 수주를 받은 것이 확인되면서, 3나노에서 추가 대형 고객사로부터 물량을 따낼 것이란 기대감도 높아지고 있다. 현재 삼성 4~7나노 공정을 활용해 제품을 만들고 있는 퀄컴, 구글, 중국 바이두 등이 새로운 3나노 대형 고객사 후보로 꼽힌다.

3나노는 삼성전자가 바로 칩 생산에 들어갈 수 있는 만큼, 당장 내년 실적부터 보탬이 될 수 있다는 점도 장점이다. 
 

이에 더해 삼성전자 파운드리사업부는 올해 11월부터 2나노 공정 기반의 엑시노스2600 양산도 본격화한다.

엑시노스2600은 4년 만에 갤럭시S 시리즈의 최상위 모델인 '울트라'도 탑재될 것으로 예상되고 있어, 비메모리반도체인 파운드리/시스템LSI사업의 실적 개선이 동시에 이뤄질 것으로 보인다.

이에 일각에서는 삼성전자 파운드리사업부가 이르면 2026년부터 ‘적자 늪’에서 탈출해 흑자전환할 가능성이 높다는 관측이 나온다.

한진만 사장은 올해 3월 삼성전자 정기 주주총회에서 “수율을 높여서 수익성을 낼 수 있는 위치에 최단기간에 도달하는 것이 올해 가장 큰 목표”라고 말했는데 목표 달성에 가까워진 셈이다.

파운드리사업부는 2024년 한 해에만 5조 원가량의 영업손실을 냈으며, 올해 3분기에도 1조 원에 가까운 영업손실을 냈을 것으로 추정되고 있다.

하지만 2~3나노 공정 가동률이  대폭 상승하는 내년에는 수천억 원의 영업이익을 낼 가능성이 높다.

서승연 DB증권 연구원은 "일회성 비용이 제거된 가운데 파운드리 가동률이 개선되고 있다"며 삼성전자 파운드리/시스템LSI사업부가 2026년 매출 31조9천억 원, 영업이익 9천억 원을 거둘 것이란 전망을 내놨다.

삼성전자의 반등에 파운드리 강국 대만의 긴장감은 높아지고 있다. 

대만 시장조사업체 트렌드포스는 "삼성은 첨단 칩 제조 분야에 박차를 가하고 있으며, 두 회사가 AI5 생산을 담당하는 것이 '합리적'이라는 머스크의 주장은 옳을 가능성이 높다"며 "삼성은 파운드리 부문에서 큰 성과를 거두며 첨단 공정에서 주요 고객사 목록을 확대하고 있다"고 평가했다. 나병현 기자