저자: 미상 · 한국인
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삼성 파운드리는 3나노 GAA 전환과 외부 고객 수주가 승패를 가르는 핵심 변수라고 설명. TSMC가 엔비디아 등 대형 고객을 가져가며 위기론이 나오지만, 삼성은 3나노 GAA 공정에서 전력 50%·성능 30% 개선을 제시했고 양산 연기는 없다고 주장. 파운드리 수요는 아직 충분하며 TSMC 캐파만으로는 최신 공정 수요를 감당하기 어렵다고 봄. 다만 최종 승패 결론은 아직 이르다는 입장.
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삼성 파운드리는 수요 예측이 어렵고 투자 비용이 막대한 산업이다. 가동률에 따라 수익성이 크게 흔들리기 때문에 지난 20여 년 동안 많은 기업이 파운드리 사업을 분사하거나 접었다. 지금의 팹리스·파운드리 분업 구조도 그런 과정에서 만들어졌다. 하지만 삼성은 반대로 가는 길을 택했다. 장기 계획을 세우고 천천히 로직 반도체에 뛰어들어, 결국 파운드리 사업을 본격적으로 키운 사례다.
세계 스마트폰 시장 1위인 삼성은 자사 스마트폰에 들어가는 물량을 갖고 있다. 여기에 외부 고객사 몇 곳만 확보하면 메모리, 스마트폰, 가전에 이어 새로운 성장 동력을 만들 수 있다는 계산이었다. 10여 년이 지난 지금 그 계획은 현실이 됐다. 삼성 파운드리는 세계 점유율 2위를 기록하고 있고, 매출은 10조 원 규모이며, 연 20% 이상 빠르게 성장하고 있다. 다만 언론이 그리는 삼성 파운드리의 모습은 이와 정반대로 나타나는 경우가 많다.
파운드리 시장은 다른 시장과 달리 기술력만으로 승부가 나지 않는다. 대형 고객사의 주문이 뒷받침되어야 투자 속도가 빨라지고, 공정 기술도 설계와 함께 발전하기 때문이다. 2010년대 후반 EUV 전환기가 이를 잘 보여준다. 당시 삼성은 TSMC보다 EUV 준비가 빨랐지만, EUV 없이 N7 공정으로 버틴 TSMC에 퀄컴을 빼앗겼고, 이후 애플, 퀄컴, AMD까지 잇따라 TSMC로 넘어갔다. 그 결과 TSMC는 거대한 동력을 얻어 빠르게 격차를 메우고 다시 1강 체제를 굳혔다.
주요 고객사를 보면 TSMC 쪽에는 애플, AMD, 엔비디아가 있고, 삼성 쪽에는 엑시노스를 만드는 자사 물량과 퀄컴이 있다. 물론 두 회사를 함께 쓰는 고객사도 있지만, 핵심 제품을 기준으로 보면 이런 구도다. 최근 삼성은 엔비디아의 8나노 공정을 수주하면서 어느 정도 경쟁해볼 만한 위치에 올라서는 듯했다. 그러나 엔비디아 물량은 최신 공정 경쟁을 이끌 만한 동력은 아니다.
더 큰 문제는 퀄컴의 움직임이다. 퀄컴이 차세대 제품을 TSMC에서 생산할 것이라는 이야기가 나오고, 인텔 공정을 쓸 가능성도 거론된다. 엔비디아 역시 3나노 이하 공정에서 TSMC로 넘어갈 것이라는 전망이 이어졌다. 대만 언론에 따르면 TSMC는 엔비디아를 붙잡기 위해 다른 고객사에 제시한 가격 인상률보다 낮은 수준의 조건을 내걸었다고 한다. 이에 따라 애플, AMD에 이어 퀄컴과 엔비디아 물량의 일부도 TSMC로 옮겨가는 흐름이 나타나고 있다. 이런 소식들이 삼성 파운드리의 위기론과 시스템 반도체 1위 목표에 대한 비판의 근거가 되고 있다.
하지만 반대편의 이야기도 충분히 짚어볼 필요가 있다. 지난 10월 열린 삼성 파운드리 포럼에서 발표된 내용을 보면, 3나노 GAA(게이트 올 어라운드) 구조 도입으로 전력 소모가 기존 공정 대비 50% 줄었다. 성능도 30% 정도 향상됐다. 2019년 포럼에서 밝힌 수치보다 개선된 결과여서, GAA 공정 개발이 꾸준히 진척되고 있음을 보여준다.
면적 효율에 대해서는 아쉬움이 남는다. 그러나 여기에도 관점의 문제가 있다. 공정 성능을 하나의 기준으로 평가하기는 어렵고, 지금까지는 단위 면적당 트랜지스터 개수, 즉 집적도가 주로 쓰였다. 하지만 로직 반도체 패러다임이 바뀌면서 동일 면적이 아니라 동일 공간에서 얼마나 많은 트랜지스터를 구현하느냐가 중요해지고 있다. 여기에 3D 패키징 기술까지 더해지면 공정 평가 기준도 달라져야 한다. 그런 면에서 삼성의 GAA 공정이 보여준 전력 효율과 성능 향상은 앞으로 기대를 걸 만한 근거가 된다.
포럼에서 확인된 또 하나의 중요한 내용은 양산 일정이다. 그동안 삼성 3나노 공정의 수율이 극도로 낮아 양산이 연기됐다는 소문이 돌았다. 하지만 올해 6월 삼성은 수율이 목표치를 넘었다고 밝혔고, 이번 포럼에서는 3나노 GAA 공정이 2022년에 예정대로 등장할 것이 더 확실해졌다. 반면 경쟁사 TSMC의 3나노 공정은 최소 수개월 연기된 것으로 확인됐다. 과거 7나노 EUV 도입기와 비슷한 상황이 다시 펼쳐지고 있는 셈이다.
다만 아직 결론을 내리기는 이르다. 이번에도 승리 공식의 핵심 퍼즐인 외부 고객사 확보는 여전히 불확실하다. 다행인 점은 과거 7나노 공정 때는 몇 곳만 최신 공정의 수율을 감당할 수 있었지만, 지금은 수많은 기업이 자체 반도체 비전을 세우고 미래를 준비하고 있다는 것이다. 즉 최신 공정을 기다리는 대기 수요가 충분하다. TSMC도 애플의 A16 바이오닉을 4나노, 5나노 공정으로 생산하고 인텔 물량까지 맡으면서 최선단 공정 여력이 크게 줄었다. 결국 고객사들은 삼성 파운드리를 병행해 쓰거나 삼성 쪽으로 옮겨갈 수밖에 없는 상황이 된다. 따라서 TSMC의 수주 소식만으로 싸움의 승패를 섣불리 단정할 필요는 없다.
향후 시장도 주목할 만하다. 지금 파운드리 수요는 모바일과 HPC 중심으로 나뉘어 있지만, 머지않아 차량용 반도체가 새로운 수요처로 떠오를 전망이다. 기존의 범용 차량용 반도체가 아니라 고성능 연산이 필요한 자율주행용 반도체가 차량에 탑재되면, 이는 삼성 파운드리의 승리 공식을 완성하는 데 힘을 보탤 것이다.
몇 가지 단편적인 루머만으로 삼성 파운드리의 미래를 단정하는 것은 성급하다. 아직 충분히 기대해 볼 만한 상황이다. 다만 한 가지는 분명히 해야 한다. 삼성이 가까운 미래에 기대하는 목표는 TSMC를 넘어 파운드리 1위가 되는 것만이 아니다. 10년 넘게 투자해 온 파운드리 사업부가 최고 수준의 공정 기술을 갖춘 또 하나의 파운드리로 자리 잡아 시장 성장의 과실을 나누는 것, 그리고 삼성전자의 비어 있던 시스템 반도체 영역을 채워 포트폴리오를 강화하는 것이 현실적인 목표다.
현재 파운드리 시장은 호황기를 맞고 있어 플레이어 모두가 승자다. 최신 공정 시장에 진입해 위치를 유지하는 것만으로도 파운드리 사업부는 제 몫을 하고 있다고 볼 수 있다. 삼성은 메모리 의존도가 높다는 비판을 받아 왔지만, 이미 15년 전부터 이 문제를 해결하기 위해 꾸준히 투자해 왔다. 전기차 전환과 함께 성장하는 CIS 시장, 반도체 부족 사태 이후 폭발한 최선단 공정 수요, 그리고 DDI·PMIC·CIS 등 시스템 반도체 영역에서 쌓아 온 역량이 그 결실로 나타나고 있다. 분기별 점유율이나 특정 노드의 수주 루머는 앞으로도 계속 나올 작은 파도에 불과하다.
분명한 것은 삼성이 3나노 GAA 공정을 중심으로 이 싸움을 유리하게 끌고 가기 위한 승리 공식을 차근차근 만들어 가고 있다는 점이다. 앞으로 삼성 파운드리에서 탄생할 반도체와, GAA 전환과 함께 조금씩 바뀔 시장 상황은 계속 꼼꼼히 정리해 보겠다. 삼성 파운드리뿐 아니라 함께 도약을 준비하는 대한민국 시스템 반도체 업계의 내일을 응원한다. 오늘도 함께해 주셔서 감사합니다.
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