[비즈니스포스트] 경계현 삼성전자 DS부문장 겸 대표이사 사장이 글로벌 격전지로 떠오른 파운드리(반도체 위탁생산) 사업 분야 경쟁에서 자신감을 보이고 있다.

삼성전자는 경쟁사인 대만 TSMC와 비교해 파운드리 시장점유율 측면에서 한참 뒤처진 2등이다.

하지만 최근 기술격차를 좁히고 있고 미국 공장에서 TSMC보다 1년 정도 빨리 첨단 반도체를 양산해 고객사 확보에서도 유리한 고지를 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
 
7일 반도체업계에 따르면 그동안 TSMC와 삼성전자가 양분하던 7나노 이하 첨단반도체 시장에 미국 인텔에 이어 중국 SMIC까지 뛰어들면서 삼성전자 파운드리사업이 치열한 경쟁에 직면할 것이란 관측이 나오고 있다.

파운드리 재진출을 선언한 인텔은 올해 하반기 7나노급으로 분류되는 인텔4공정에서 차세대 중앙처리장치(CPU) ‘메테오레이크’를 양산한다. 2018년 7나노 공정 개발을 포기한지 5년 만이다.

인텔은 2025년 1.8나노급(18A)급 파운드리 공정을 도입해 TSMC와 삼성전자까지도 추월한다는 그림을 그리고 있다.

중국 SMIC도 최근 7나노 반도체 양산에 성공한 것으로 알려졌다. 화웨이가 출시한 최신형 스마트폰 ‘메이트60프로’에 탑재된 애플리케이션 프로세서(AP) ‘기린9000’은 SMIC의 7나노 공정 ‘N+2’이 활용된 것으로 추정되고 있다.

파운드리 후발주자인 인텔과 SMIC가 삼성전자의 잠재적인 경쟁자로 떠오르기 시작한 것이다.

경계현 사장은 삼성전자의 향후 성장여부는 파운드리 사업에 달려있다고 보고 있는데 반도체 산업의 미래 패권을 가르는 대회전을 준비하고 있다.

경 사장은 5일 서울대 반도체계약학과 학생들을 대상으로 한 강연에서 “삼성전자가 1천조 원 가치의 기업이 되려면 어떻게 해야 하느냐”는 학생의 질문에 “파운드리를 제대로 해야 한다”고 대답했다.

삼성전자의 현재 시가총액은 450조 원 수준이다.

경 사장은 후발업체들은 물론 현재 파운드리 1위인 TSMC마저 이길 수 있다는 자신감을 내비치기도 했다.

경 사장은 올해 6월 한국과학기술원(KAIST)에 열린 학생 대상 강연에서 “2나노로 들어오면 우리가 앞설 수 있다”며 “5년 안으로 TSMC를 따라잡겠다”고 말했다.
 
경계현 사장의 이와 같은 자신감에는 합리적인 근거가 있다.

우선 삼성전자는 TSMC보다 미국 현지에서 빠르게 첨단반도체 생산이 가능하다는 점이 부각되고 있다.

삼성전자와 TSMC는 각각 미국 텍사스 테일러와 애리조나 피닉스에 파운드리 공장을 짓고 있는데 TSMC는 공장 가동을 1년 연기한 반면 삼성전자는 예정대로 2024년 4나노 공정 반도체 생산이 가능한 것으로 파악된다.

TSMC는 현재 미국에서 숙련된 노동자를 확보하는 데 어려움을 겪고 있고 현지 노동자들과 갈등도 갈수록 심화되고 있는 것으로 알려졌다. 이는 대만 기업인 TSMC가 미국 노동자들의 문화를 이해하지 못한채 공장 건설을 강행하고 있기 때문인 것으로 분석된다. 

반면 미국에서 10년 동안 반도체를 생산하며 현지 경영 노하우를 쌓아온 삼성전자는 텍사스 지역사회를 적극적으로 지원하면서 지역 반도체 인력들을 직접 양성하는 등 순조롭게 테일러 신공장 가동을 준비하고 있다.

삼성전자가 미국에서 4나노 반도체를 가장 먼저 생산한다는 것은 상징적인 의미가 있을 뿐만 아니라 향후 파운드리 수주 경쟁에서도 우위를 점할 수 있는 요인이다.

엔비디아, AMD, 퀄컴 등 4나노 공정을 활용하는 반도체 설계기업(팹리스)은 대부분 미국 기업이다. 이들은 공급망 안정성, 운송 및 관세 비용을 고려해 미국에 위치한 공장을 선호할 수밖에 없는데 삼성전자가 고객사의 필요를 채워줄 수 있을 것으로 기대된다. 

경계현 사장은 5일 서울대 강연에서 “테일러 공사 현장 직원이 ‘삼성전자는 오스틴에서부터 쌓아온 노하우를 가지고 미국에서 홈 경기를 하고 있고 경쟁사는 어웨이 경기를 하고 있다’는 말을 했다”며 “이 말이 마음에 와 닿았다”고 말했다.

경 사장은 파운드리 기술력 측면에서도 우위를 자신하고 있다. 

삼성전자는 3나노 공정에서 전력 소비와 성능을 개선할 수 있는 새로운 트랜지스터 구조인 게이트올어라운드(GAA) 방식을 세계 최초로 도입해 시행착오를 먼저 겪으며 기술을 다듬은 만큼 2나노에서는 TSMC와 승부를 겨뤄볼만 하다.

TSMC는 2025년 2나노에서 GAA 방식을 처음 도입하는데 기존 핀펫 공정과는 완전히 다른 공정인 만큼 도입 초기 수율을 잡는 데 애를 먹을 가능성이 크다는 시각이 많다.

해외 IT매체 WCC테크는 “삼성전자는 2022년 세계 최초로 3나노 반도체를 생산하며 TSMC와 파운드리 경쟁에서 선두를 차지하기 위해 노력하고 있다”며 “삼성전자가 2025년에 생산하는 2나노 반도체는 12%의 성능 향상, 25%의 전력효율 증가가 있을 것으로 예상된다”고 보도했다. 

삼성전자가 계획대로 2나노 양산에 성공한다면 인텔, SMIC과 격차는 더욱 벌어진다.

인텔은 올해 말 3나노, 2024년 2나노, 2025년 1.8나노를 양산해 파운드리 선두를 탈환하겠다고 나섰지만 여전히 양산 가능성에 대해서는 의문이 제기되고 있다. 4~5나노를 건너뛰는 모험을 감행한 만큼 수율이 낮거나 양산 시기가 계획보다 늦춰질 공산이 크다는 것이다.

7나노 공정 기반의 메테오레이크도 당초 인텔이 약속했던 것보다 1년 이상 양산이 미뤄졌다.

SMIC은 미국의 제재로 극자외선(EUV) 장비 수입이 불가능한 만큼 삼성전자와 첨단공정에서 경쟁하기는 어려울 것으로 분석된다. 현재 생산하는 7나노도 EUV가 아니라 정밀도가 낮은 심자외선(DUV) 노광장비를 사용해 수율이 낮고 경쟁사보다 생산 비용이 훨씬 많이 드는 것으로 추정된다.

로이터는 “반도체 시장조사 업체들은 SMIC의 7나노 공정 수율이 50% 미만으로 업계 표준인 90%를 크게 밑도는 상태이기 때문에 생산량에 제한이 있을 것으로 추정하고 있다”고 보도했다. 나병현 기자