삼성전자, 내년 2나노 파운드리 생산능력 2배 이상↑…TSMC 격차 좁힐까

삼성전자 평택캠퍼스 [사진=삼성전자]

삼성전자가 내년 말까지 파운드리(반도체 위탁생산)의 최첨단 2나노(㎚·1㎚=10억분의 1m) 공정 성숙도를 높이며 생산능력을 현재보다 2배 이상 확대할 수 있을 것으로 관측됐다. 업계에서는 삼성전자가 품질과 생산역량을 계획대로 개선할 경우, 세계 1위인 대만 TSMC와의 경쟁 구도에도 유의미한 변화가 나타날 수 있다는 전망이 나온다.

글로벌 시장조사업체 카운터포인트리서치는 20일 보고서를 통해 삼성전자가 2나노 공정(SF2)의 수율 안정화를 최우선 과제로 두고 있으며, 이를 바탕으로 선단 공정에서 시장 점유율 확대를 목표로 하고 있다고 밝혔다.  보고서에 따르면 삼성전자는 연구개발(R&D) 속도를 높이고 공정 제어 체계를 강화하는 동시에 주요 고객사와 초기 협업을 진행하며 내년 말 웨이퍼 기준 월 2만1천장(wpm)의 2나노 생산능력을 확보할 것으로 예상된다. 이는 지난해 월 8천장 대비 163% 증가한 수치다.

카운터포인트리서치는 삼성전자가 2나노 공정에서 총 5개 주요 고객사를 확보할 것으로 전망했다. 초기 2나노 수요는 테슬라의 인공지능(AI) 반도체 칩, 삼성 시스템LSI의 자체 AP 칩셋 엑시노스 2600, 마이크로BT와 카나안의 채굴용 주문형 반도체(ASIC), 퀄컴의 스냅드래곤 8s 엘리트 5세대 등이 중심이 될 것으로 예상된다. 특히 엑시노스 2600은 삼성 SF2 공정에서 최초로 양산에 들어가는 시스템온칩(SoC)이 될 전망이다.

또한 내년 초에는 퀄컴이 SF2 공정에서 스냅드래곤 8s 엘리트 5세대 고급 AP의 테이프아웃(Tape-Out·시제품 양산 단계)을 진행할 가능성이 높다. 테이프아웃은 팹리스(반도체 설계)의 최종 칩 설계도와 시제품이 파운드리에 넘어가는 과정으로, 대량 양산을 위한 마지막 단계다. 카운터포인트리서치는 초기 지표에서 수율 측면의 도전 과제가 존재하는 점을 지적하며, 퀄컴의 새로운 칩셋은 양산 전환이 원활하게 이뤄질 경우 삼성의 갤럭시 Z 플립8 등 일부 기종에 우선 적용될 수 있다고 분석했다.

보고서는 이어 "모바일, 고성능컴퓨터(HPC), AI 연계 작업 등에서 삼성전자가 더 많은 고객사를 확보하면서 2나노 공정의 진전이 중요한 전환점으로 작용할 것"이라며 "수율 안정화가 지속 개선되고 미국 테일러 팹(공장)의 양산이 원활히 진행되면, 삼성은 여러 세대 만에 처음으로 선단 공정에서 TSMC와의 경쟁 격차를 의미 있게 좁힐 수 있다"고 전망했다.

올해 2분기 글로벌 파운드리 시장 점유율은 TSMC가 71%로 1위를 차지했으며, 삼성전자는 8%로 2위를 유지했다. 업계에서는 이번 2나노 공정 확대가 장기적으로 시장 점유율 경쟁에 큰 변화를 가져올 수 있는 계기가 될 것으로 보고 있다.

삼성전자의 2나노 공정 확대는 단순히 생산량 증가를 넘어 기술력과 고객사 확보 측면에서 의미가 크다. 초미세 공정은 칩 면적당 성능과 전력 효율을 극대화할 수 있어 고성능 모바일 AP, AI 칩, HPC용 프로세서 등 다양한 첨단 반도체의 경쟁력을 결정하는 핵심 요소다. 카운터포인트리서치는 "삼성전자가 초기 수율을 지속적으로 개선하고 주요 고객사의 양산 수요를 안정적으로 확보할 경우, 향후 몇 년간 파운드리 업계에서 기술 격차가 크게 줄어들 수 있다"고 강조했다.

특히 이번 2나노 생산능력 확대는 국내 반도체 생태계에도 긍정적 신호를 줄 것으로 보인다. 국내 팹리스 기업 및 시스템LSI는 선단 공정 접근성을 높임으로써 차세대 반도체 설계 경쟁력을 강화할 수 있다. 또한 AI와 HPC, 전기차 등 미래 성장 산업용 반도체 공급망에서도 삼성의 영향력이 확대될 것으로 예상된다.

다만 카운터포인트리서치는 초기 지표에서 SF2 공정 수율이 완전히 안정적이지 않다는 점을 지적하며, 상용화 초기 단계에서는 일부 양산 물량이 제한될 가능성이 있다고 분석했다. 이는 초기 테이프아웃 제품과 우선 적용 기종에 영향을 줄 수 있지만, 장기적으로는 고객사 확보와 수율 안정화가 동시에 진행되면서 생산 능력 확대 효과가 가시화될 전망이다.

결국 삼성전자가 내년 2나노 공정에서 품질, 수율, 생산능력을 모두 달성할 경우, 단순 생산량 증가를 넘어 글로벌 파운드리 시장 경쟁 구도를 변화시키는 '게임 체인저' 역할을 할 수 있다는 평가가 나온다. 업계에서는 삼성의 2나노 공정 확대가 TSMC와의 기술 격차를 좁히는 동시에, 국내외 반도체 설계 기업들의 선택 폭을 넓히는 계기가 될 것으로 보고 있다

[폴리뉴스 이상명 기자]