[비즈니스포스트] 대만 TSMC가 미국에서 첨단공정을 통해 시스템반도체를 생산해 현지 주요 팹리스(반도체 설계)기업과 협력을 더 강화한다. 

삼성전자도 미국 텍사스주 테일러시에 짓는 제2파운드리 공장의 첨단공정에서 반도체를 제조한다는 계획을 세우고 있어 수주 경쟁이 더욱 치열해질 것으로 예상된다.
 

4일 대만커머셜타임스 등 외신을 종합하면  TSMC는 2023년 1분기까지 미국 애리조나 파운드리 공장으로 5나노 생산 장비를 이전한다는 계획을 세우고 있다.

TSMC가 애리조나에 건설하고 있는 파운드리 공장에선 5나노와 2세대 5나노(N5P), 4나노 등 첨단 공정이 가동될 것으로 예상된다.

TSMC의 애리조나 공장은 2024년 1분기부터 가동을 시작해 매월 2만 개의 웨이퍼를 사용해 시스템반도체를 생산하게 된다.

TSMC가 미국에서 첨단 공정의 반도체를 생산하게 되면 현지 주요 팹리스와 관계는 더욱 강화될 것으로 보인다.

엔비디아의 그래픽카드처리장치(GPU) ‘RTX 4000’ 시리즈와 인텔이 올해 4월 출시하는 GPU ‘아크 알케미스트’는 TSMC의 5나노 공정으로 만들어진다. 또 애플의 A16 바이오닉 칩셋과 퀄컴의 스냅드래곤8 Gen1(1세대)+는 TSMC의 4나노 공정이 적용된다.

TSMC는 이미 애플, 퀄컴, 엔비디아, AMD 등 미국의 주요 팹리스를 고객으로 두고 있는데 생산까지 대만이 아닌 미국에서 진행하게 된다면 삼성전자로서는 대형 고객사를 뺏어오기 만만치 않을 수밖에 없다.

삼성전자 역시 미국 파운드리 공장 건설에 속도를 내고 있다.

삼성전자는 올해 상반기부터 170억 달러를 투자해 텍사스주 테일러시에 제2파운드리 공장 건설을 착수하며 2024년부터 3~5나노의 반도체 제조를 시작한다. 현재는 텍사스주 오스틴에서만 파운드리 공장을 가동하고 있다.

삼성전자는 이미 테일러 공장에 본사 반도체 핵심 인력 수십 명을 파견한 것으로 알려졌다.

하지만 삼성전자의 신설 미국 공장이 TSMC를 제치고 첨단공정에서 미국 팹리스의 수주 물량을 확보하기는 쉽지 않을 것으로 예상된다.

삼성전자는 주요 고객사였던 엔비디아의 GPU 물량을 TSMC 5나노 공정에 뺏겼다. 또 퀄컴도 스냅드래곤8의 4나노 공정을 삼성전자에서 TSMC로 옮겼다. 퀄컴은 3나노 공정도 이미 삼성전자가 아닌 TSMC에게 맡겼다는 말이 나오고 있다.

게다가 미국 인텔도 애리조나와 오하이오에 파운드리 공장을 설립하겠다는 계획을 발표해 TSMC, 삼성전자의 경쟁자로 부각되고 있다.

노근창 현대차증권 리서치센터장은 최근 유튜브 채널 삼프로TV에 출연해 “삼성전자는 7나노 미만 공정이 가능한 회사인 것은 맞지만 빅테크 고객들을 만족시키는 성능을 내고 있는지 점검이 필요한 상황”이라며 “삼성전자도 늘어난 첨단공정 생산능력으로 어떤 빅테크 고객을 확보하느냐가 관건”이라고 말했다.

삼성전자는 3나노 공정에서 TSMC와 차별화를 노리고 있다.

삼성전자는 3나노에서 트랜지스터 생산 신기술인 ‘게이트올어라운드(GAA)’를 도입한다.

반도체 구성 단위인 트랜지스터는 전류가 흐르는 '채널'과 채널을 제어하는 ‘게이트’로 이뤄진다. 게이트올어라운드는 트랜지스터의 채널과 게이트가 4면에서 맞닿게 하는 기술이다.  채널과 게이트 접촉면이 3면에 그치는 기존 ‘핀펫(FinFET)’ 방식보다 반도체가 동작하는 전압을 낮추고 성능을 개선할 수 있다.

TSMC는 삼성전자와 달리 3나노 공정에도 기존 핀펫 방식을 도입한다.

삼성전자는 3나노 공정 기반의 반도체 양산을 2022년 안에 시작하겠다는 계획을 세우고 있다. 또 테일러 공장은 생산설비 구축부터 3나노 생산을 전제로 이뤄지고 있다.

도현우 NH투자증권 연구원은 “게이트올어라운드는 핀펫과 비교해 고객사의 반도체 설계 자유도를 높여줄 수 있다”며 “공정 개발이 원활하게 이뤄지면 고객의 선호도가 높아질 수 있다”고 분석했다. 나병현 기자