글로벌 1위 TSMC 넘어설 무기는 이것…삼성의 '2나노 기술력'

/사진 = 김다나 디자인기자

차세대 최선단(첨단) 반도체 파운드리(위탁 생산) 격전지인 2나노 수주전이 격화하고 있다. 삼성전자가 맞춤 장비 물량을 확보하고 신규 수주를 따내는 등 추격의 고삐를 죄면서 1위 TSMC와의 경쟁이 치열해졌다. 업계는 고객사 확보를 최우선으로 해 공정 경험·수율을 개선해야 한다고 입을 모은다.

18일 업계에 따르면 삼성전자는 최근 일본 AI(인공지능) 스타트업 프리퍼드네트웍스(PFN)로부터 AI 가속기 등 AI 반도체를 수주한 것으로 전해졌다. 삼성전자가 고객사 관련 정보를 비밀에 부치면서 정확한 규모는 공개되지 않았으나, 업계는 2나노 기반 반도체를 수주했다는 것에 주목한다. 최대 경쟁자인 TSMC보다 한 발 앞서 2나노 공정의 신뢰성을 인정받았다는 의미다.


삼성전자가 연초부터 수주 성과를 내면서 TSMC 외에 인텔, 라피더스 등 경쟁사들도 개발에 박차를 가할 것으로 보인다. 당초 주요 파운드리 업체의 공정 로드맵에 따르면 2나노는 2025년, 일러도 올해 말에나 양산이 가능할 것으로 전망됐다. 고성능·첨단제품 수요가 급증하면서 이전 공정인 3나노보다 성능·소비전력을 20~30% 가까이 개선한 2나노 수요도 덩달아 뛰었지만, 아직 양산에 성공한 기업은 없다.

때문에 현재 2나노 시장의 최대 쟁점은 고객사 확보다. 주문을 받은 후 생산에 착수하는 파운드리 업종의 특성상 빠른 양산 돌입·신뢰관계 구축으로 공정 경험을 축적하는 것이 수율 안정화로 이어질 것이라는 관측이다. TSMC는 웨이저자 회장이 직접 나서 "1곳을 제외하면 거의 모든 주요 고객사와 협력관계를 구축했다"고 언급할 정도로 고객사 확보에 열을 올리고 있다.

삼성전자의 최대 무기는 기술력이다. 파운드리 시장의 1위를 수성하고 있는 TSMC보다 점유율은 떨어지지만, 2나노 기술력 면에서 경쟁력을 갖추고 있다는 평가다. 삼성전자는 칩 크기를 줄이면서도 용량을 늘릴 수 있는 GAA(게이트올어라운드) 방식을 3나노부터 적용해 오는 등 노하우를 확보했다. 반면 TSMC는 구식 기술인 '핀펫' 방식으로 3나노를 생산했으며, 2나노부터 GAA방식을 활용할 예정이다.


국내외 협력사와의 관계가 공고해지고 있다는 점도 긍정적이다. 2나노 공정의 최대 협력사인 '슈퍼을' ASML은 화성에 1조 5000억원 규모의 연구개발(R&D)센터를 짓는 것으로 알려졌다. 2나노용 하이 NA EUV(극자외선) 노광장비 반입을 위한 것으로, 삼성전자가 일정 수준의 장비 물량을 확보했다는 의미로 풀이된다. 퀄컴도 최근 삼성에 2나노 AP(어플리케이션 프로세서) 시제품을 의뢰했다.

TSMC가 투자를 확대하고 있다는 점은 우려스럽다. TSMC는 중국 후이다, 미국 애플 등 고객사의 HPC(고성능컴퓨팅)용 2나노 수요 충족을 위해 공정 용량을 늘리고 있다. 바오산, 까오슝 등 대만 내 2나노 공장 투자와 칩 생산량도 키우는 추세다. 현지 업계에 따르면 TSMC 내부적으로 올해 2나노 공정 수요가 3나노 공정 수요를 초과할 것으로 내다보고 공정 계획을 세우는 중이다.

업계 관계자는 "파운드리 2위인 삼성이 TSMC를 넘어서기 위해서는 수요가 폭증하는 차세대 공정에서의 경쟁력 확보가 필수적"이라며 "TSMC가 미중 갈등과 GAA 경쟁력 부재, 탈대만화로 혼란에 빠진 시기에 고객사 확보를 서둘러야 한다"고 지적했다.