저자: 미상 · 한국인
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TSMC가 파운드리 시장 점유율 53%로 압도적 1위이며 삼성전자(16%)는 추격자 위치. 7나노 이하 공정 점유율 80% 이상, EUV 펠리클 기술과 GAA 관련 특허(2020년 TSMC 5019건 vs 삼성 2017건) 등에서 격차. 설비투자도 TSMC 440억달러 vs 삼성 파운드리 120억달러로 격차가 큼. 삼성이 TSMC를 추월하기는 과제 난이도가 높다는 분석.
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보통 반도체 회사라고 하면 어디를 떠올리시나요. 우리나라의 국가대표 기업인 삼성전자, 그리고 SK하이닉스가 있고, 미국의 인텔, 퀄컴, 엔비디아도 있습니다. 이 밖에도 굉장히 많죠. 오늘은 그중에서도 삼성전자의 라이벌로 꼽히는, 대만을 대표하는 반도체 회사에 대한 얘기를 하려고 합니다. 더 정확히 말하면 삼성전자가 뛰어넘어야 할 회사라고 표현하는 게 맞을 것 같네요. 바로 TSMC입니다. 제가 이 TSMC라는 회사를 이렇게 표현한 데는 다 이유가 있습니다.
반도체 시장의 무게중심이 빠르게 이동하고 있습니다. 불과 4, 5년 전만 해도 반도체를 설계하고 직접 만들기도 하는 종합 반도체 기업들이 무게중심을 잡고 있었어요. 그러나 지금은 이런 설계를 바탕으로 실제 제품을 생산해주는 파운드리, 즉 위탁 생산 회사가 주역으로 떠올랐습니다. 코로나19로 예기치 않게 반도체 수요가 급증하며 호황을 맞은 측면도 있고, 인공지능(AI), 5G 통신, 사물인터넷, 자율주행 등 첨단기술 구현에 필요한 다양한 맞춤형 반도체 수요가 높아진 것도 원인입니다. 반도체 기술이 고도화되면서 하청업체에 불과했던 파운드리 기업들이 반도체 생태계를 새롭게 구축하는 주역이 된 거죠.
과거와 달리 산업 전반에서 반도체 수요가 폭발적으로 늘어난 것도 무게중심이 파운드리 쪽으로 넘어간 배경으로 꼽힙니다. 방금 말씀드린 반도체 파운드리 분야에서 대만의 TSMC가 글로벌 시장점유율 53%로 1위 기업이고, 삼성전자는 16%에 불과합니다. 시장조사업체 트렌드포스가 집계한 올해 1분기 기준 파운드리 시장 점유율인데요. 삼성전자는 TSMC에 이은 2위지만, 둘의 격차는 상당한 편입니다. 지표만 놓고 보면 삼성전자는 라이벌이라기보다 추격자라고 볼 수 있습니다. 본론에 들어가기 전에 반도체 비즈니스를 간단히 설명드리겠습니다.
반도체는 시스템 반도체, 메모리, 파운드리 세 분야로 나뉩니다. 먼저 시스템 반도체는 컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 칩을 설계하는 분야로, 미국의 엔비디아와 퀄컴 등이 대표적입니다. 공장 없이 설계만 한다고 해서 팹리스(Fabless)라고도 부르죠. 인텔 같은 회사는 팹리스 사업과 앞서 말씀드린 위탁 생산, 즉 파운드리 사업을 함께 하고 있습니다. 설계 능력으로는 여전히 최강이지만, 파운드리 경쟁에서는 밀리고 있죠.
다음은 메모리 분야입니다. 여기서는 삼성전자가 원톱입니다. 그다음이 인텔의 메모리 부문을 인수한 SK하이닉스입니다. 다시 말해 한국 기업들의 텃밭이죠. 그다음이 오늘 다룰 파운드리입니다. 팹리스들이 설계를 발주하면, 파운드리 기업이 그 설계대로 대신 생산해주는 사업입니다. 앞서 말씀드렸듯이 TSMC가 오랫동안 전 세계 시장의 절반을 차지해 왔고, 삼성전자가 2위까지 올라오긴 했지만 여전히 시장점유율은 20%를 밑돌고 있습니다.
그렇다면 TSMC는 대체 어떤 경쟁력을 갖고 있기에 파운드리 분야에서 삼성전자를 압도하는 걸까요. 삼성이 격차를 줄이려고 노력해도 좀처럼 좁히지 못하고 있는데요. 삼성이 그토록 강조해온 '초격차 전략', 즉 경쟁자를 기술적으로 압도해 추격 의지를 상실케 하는 전략을 TSMC도 구사하고 있는 걸까요. 적어도 파운드리 분야에서는 그렇게 봐도 무방하다는 게 업계의 대체적인 평가입니다.
반도체 업계에서는 파운드리의 첨단 기술 경쟁력을 반도체 회로의 선폭을 얼마나 정밀하게 그릴 수 있느냐에 달려 있다고 봅니다. 미세 가공 작업이라고 떠올리시면 됩니다. 회로의 선폭이 가늘수록 한정된 공간에 더 많은 회로를 그릴 수 있고, 하나의 웨이퍼, 즉 반도체 원판에서 나오는 반도체 개수도 그만큼 늘어나기 때문입니다. 익히 알려진 것처럼 현재 반도체 선폭 기술은 나노미터(nm, 10억분의 1m) 단위까지 와 있습니다. 나노미터 숫자가 작을수록 기술력이 높고, 첨단 설계의 반도체 수주가 몰리는 구조입니다.
그럼 파운드리 원톱인 TSMC의 공정 기술력을 살펴볼까요. 업계에서 마의 벽으로 여겨졌던 7나노 제품을 TSMC는 이미 2019년부터 선보였고, 2020년에는 5나노 공정을 양산 중입니다. 얼마 전 삼성이 세계 최초로 양산에 성공했다고 밝힌 3나노 공정도 올 하반기 양산할 예정입니다. 현존하는 기술력의 극한으로 여겨지는 2나노도 2025년 양산을 목표로 연구개발이 진행되고 있습니다. 승자 독식 구조를 가진 반도체 시장에서 기술력은 사업의 밑천이자 전부라는 점에서, TSMC는 이 본질에 집중해 왔다고 할 수 있습니다.
고도의 기술력을 갖춘 기업답게 TSMC는 현재 7나노 이하 미세 공정 부문에서 시장의 80% 이상을 점유하고 있습니다. 수율, 즉 불량품 없이 얼마나 잘 생산하느냐를 놓고 보면 TSMC가 삼성전자보다 낫다는 게 업계의 중론입니다. 여기서 EUV(극자외선) 노광장비를 주목할 필요가 있습니다. TSMC와 삼성전자는 EUV 노광장비를 사용해 7나노 이하 미세 공정 칩을 생산하는 글로벌 1, 2위 파운드리 업체입니다. 그렇지만 둘의 격차를 가르는 결정적인 핵심 기술이 또 있습니다. TSMC가 EUV 공정에서 웨이퍼 불량을 낮춰주는 핵심 소재인 '펠리클'을 독자 개발해 수율을 끌어올렸다는 점입니다.
펠리클은 포토마스크에 먼지가 붙지 않도록 보호하는 얇은 막인데요. 사람이 미세먼지를 흡입하지 않기 위해 마스크를 쓰는 것과 비슷한 원리입니다. 네덜란드 반도체 장비기업 ASML이 전 세계에서 유일하게 EUV 장비를 공급하고 있고, 캐나다 테라다인, 일본 미쓰이화학 등과 협력해 펠리클도 함께 공급하고 있습니다. TSMC는 일찌감치 펠리클 자체 개발에 공을 들였지만, 삼성전자는 아직 TSMC 정도는 아니라는 뜻입니다. 삼성전자도 펠리클 기술 확보를 위해 노력하고 있지만, 아직 의미 있는 결과물은 내놓지 못한 실정입니다. 바로 이 부분이 글로벌 칩 고객사들의 발길을 삼성전자보다 TSMC로 향하게 하는 이유입니다.
TSMC의 기술 경쟁력과 함께 주목해야 할 부분은 특허입니다. 얼마 전 삼성전자가 3나노 파운드리 제품에 세계 최초로 적용한 '게이트올어라운드(GAA)'라는 최첨단 공정에서도 TSMC의 위력은 확인됩니다. GAA 3나노 제품 양산에서는 삼성전자가 TSMC를 앞섰지만, GAA 관련 특허 출원에서는 TSMC가 여전히 앞서 있습니다. 특허청에 따르면 TSMC의 2020년 GAA 관련 세계특허 출원 수는 5,019건으로 집계된 반면, 삼성전자는 같은 기간 2,017건이었습니다. 파운드리 기술 관련 특허만 놓고 봐도 TSMC가 삼성의 2배 이상 격차를 유지하고 있다는 뜻입니다.
2007년부터 2020년까지 두 회사의 GAA 특허 출원 수를 모두 더해도 TSMC는 1,500여 건, 삼성전자는 900건으로 TSMC가 600건 더 많습니다. 특허 점유율도 TSMC가 31%로 1위, 인텔이 24%로 2위, IBM이 19%로 3위이며, 삼성전자는 18%로 4위에 머물렀습니다. 특허는 미래 기술 경쟁력의 집약체이자 향후 기술 패권과 시장 리더십을 좌우할 원천입니다. 그런 의미에서 TSMC는 착실하게 시장 지배력을 내재화하고 있습니다. 더군다나 공장도 없고 주요 판매 시장도 아닌 한국에 이렇게 많은 특허를 출원했다는 것은 삼성을 견제하기 위한 행보라는 평가가 나옵니다. 안정적인 수율과 파트너사 확대가 절실한 삼성전자 입장에서는 TSMC가 높이 쌓은 허들일 수밖에 없습니다. 특허는 기술력을 얼마나 보유하고 있는지 가장 잘 보여주는 지표이니, TSMC가 미래를 위한 든든한 기반을 다졌다고 볼 수 있죠.
고객사들의 굳건한 지지도 TSMC의 경쟁력을 지속 가능하게 하는 원동력으로 평가받습니다. 삼성전자가 세계 최초로 GAA 신공정을 적용한 3나노 제품을 출하했을 때 업계 반응이 미지근했던 것이 단적인 예입니다. 이는 파운드리 수요와도 맞닿아 있는 문제인데요. 시장에서 아직 완전히 검증되지 않은 삼성의 GAA 신공정 3나노 칩보다, 기존 핀펫(FinFET) 공정 기반의 TSMC 3나노 칩에 고객사들이 더 신뢰를 보내고 있기 때문입니다. GAA가 핀펫보다 소비전력과 성능 면에서 대폭 앞선 최첨단 공정으로 평가받지만, 아직 검증되지 않았다는 이유에서입니다.
TSMC는 이미 핀펫 기반의 다양한 3나노 로드맵을 공개했고, 애플, 인텔, 퀄컴, AMD 같은 대형 고객사를 싹쓸이했습니다. 이런 해석을 뒷받침하는 대목이죠. 반도체는 가장 앞선 기술, 즉 선단 기술을 가진 회사가 시장을 독식하는 산업이라 더더욱 그렇습니다. TSMC가 메이저 고객사를 확보하면서 삼성이 비집고 들어갈 틈이 녹록지 않다는 평가가 나오는 것도 이 때문입니다. 아울러 TSMC는 고객과 경쟁하지 않겠다는 의미에서 반도체 자체 제품 개발을 하지 않고, 30년 가까이 파운드리 사업에만 집중하며 고객사와 돈독한 신뢰 관계를 이어왔습니다. 파트너들에게는 이것이 믿음으로 작용하고 있죠.
TSMC는 지위를 유지하기 위해 설비투자도 게을리하지 않고 있습니다. 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면 올해 TSMC의 매출액은 약 670억 달러, 설비투자 규모인 캐펙스(CAPEX)는 440억 달러에 달할 전망입니다. 반면 삼성전자의 파운드리 투자 규모는 올해 120억 달러로 예상됩니다. TSMC의 27% 수준인 셈이죠. TSMC는 향후 3년간 1,000억 달러를 파운드리에 투자하겠다고 밝혔고, 이후에는 이를 1,200억 달러로 더 늘리는 등 대규모 투자를 지금도 이어가고 있습니다. 인력 규모도 무시할 수 없습니다. TSMC는 지난해 말 기준 임직원 수가 6만 5,000여 명에 달하는 반면, 삼성전자의 파운드리 사업부 소속 인력은 2만 명으로 TSMC의 3분의 1 수준입니다.
이 밖에도 TSMC가 지정학적 영향력을 적절히 활용하고 있다는 분석도 나옵니다. 높은 기술력이 필요한 7나노 이하 첨단 공정의 대부분을 대만 내에 집중적으로 배치하고, 미국과 일본에는 이보다 낮은 성숙 공정, 주로 이전 세대 공정을 배치하고 있습니다. 만약 중국이 대만을 무력 침공할 경우 반도체 사업을 보호하고 미국의 개입 가능성을 높이기 위해서라도, 대만의 최첨단 생산라인을 집중 배치하고 있다는 설명입니다. 이런 식으로 글로벌 반도체 시장에서 자신들의 가치를 끌어올렸다는 분석도 설득력 있게 회자되고 있습니다.
오늘은 글로벌 반도체 시장의 최대 격전지인 파운드리 분야에서 압도적인 경쟁력을 무기로 선두 자리를 굳건히 지키고 있는 TSMC에 대해 알아봤습니다. 반도체 업계 안팎에서는 적어도 파운드리 분야에서는 TSMC의 일강 독주 체제가 삼성전자의 약진과 관계없이 앞으로도 계속될 것으로 보고 있습니다. TSMC와 치열한 기술 개발 경쟁을 펼치고 있는 삼성전자도 나름의 강점을 잘 유지하고 있습니다. 하지만 팹리스 고객사를 영입하기 위해 어떤 서비스를 어떻게 차별화할 것인지, 공급망의 전후방 구성원과 어떻게 협력할 것인지에 대한 이해, 그리고 첨단 기술 개발 노력 면에서 결코 뒤지지 않아야 합니다. 이런 측면에서 삼성전자가 TSMC를 추월하기 위한 노력과 풀어야 할 과제의 난도는 여러모로 높아 보입니다.
궁금해 궁금해 이번 시간에는 글로벌 파운드리 절대 1강으로 꼽히는 TSMC에 대해 알아봤습니다. 저는 다음 시간에도 새로운 아이템으로 다시 돌아오겠습니다. 감사합니다.
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