삼성, 파운드리 점유율 TSMC에 밀리지만 첨단공정은 우위 입증

3나노 이하 최첨단 공정에서 수율 끌어올리고 큰 손 고객 확보가 관건

[아시아경제 박선미 기자]삼성전자가 세계 최초로 게이트올어라운드(GAA) 기술이 적용된 3나노 파운드리 공정 양산을 발표한 지 한 달 만에 제품 출하식을 진행한 것은 첨단 공정에서 대만 TSMC보다 우위에 있다는 자신감의 표현이자 ‘큰 손’ 고객을 확보하겠다는 의지로 해석된다. 삼성전자는 3나노 파운드리 고객사가 추가 확보되는대로 화성캠퍼스에서만 생산되고 있는 3나노 제품을 평택캠퍼스에서도 확대 생산할 계획이다.

25일 반도체업계에 따르면 삼성전자가 3나노 이하 최첨단 공정에서 애플, 퀄컴, 인텔 등 글로벌 ‘큰 손’ 고객들을 안정적으로 확보하기 전까지 파운드리 업계 1위 TSMC와 시장 점유율을 크게 좁히기는 어렵다는 관측이 지배적이다.

대만 시장조사업체 트렌드포스는 올해 1분기 파운드리(반도체 위탁생산) 시장점유율을 TSMC 53.6%, 삼성 16.3%로 분석했다. 지난해 4분기보다 TSMC 시장점유율은 1.5%포인트 높아진 반면 삼성은 2%포인트 하락해 점유율 격차는 37.3%포인트로 더 커지게 됐다.

25일 경기 화성시 삼성전자 화성캠퍼스에서 열린 세계 최초 GAA 기반 3나노 양산 출하식에서 있다. 3나노 공정은 반도체 제조 공정 가운데 가장 앞선 기술이며, GAA 역시 세밀한 제어로 반도체의 효율을 높이는 차세대 핵심 기술로 알려졌다./화성=김현민 기자 kimhyun81@

분위기를 바꿀 수 있는 핵심 열쇠는 3나노 이하 최첨단 공정에서 삼성전자가 얼마나 많은 큰 손들을 확보할 수 있느냐다. 파운드리 공정은 갈수록 미세화되고 난이도 역시 급격히 높아지는 추세다. 삼성전자가 이번 3나노 공정에 업계 최초로 GAA 기술을 적용한 것은 ‘혁신적인 기술력’을 다시 한번 입증한 것이다. 앞서 삼성전자는 EUV 장비를 시스템반도체(7나노, 2019년), 메모리(3세대 10나노급 D램, 2020년)에 각각 도입, 압도적인 기술 경쟁력을 증명한 바 있다.

GAA는 기존 핀펫의 기존 3차원 구조에 비해 전류가 흐르는 통로인 채널의 아랫면까지 모두 게이트가 감싸 전류 흐름을 보다 세밀하게 제어할 수 있는 기술을 말한다. 업계에서는 TSMC가 빠르면 3분기에나 3나노 파운드리 양산에 도전하고 이 역시 GAA 기술이 아닌 기존 핀펫 구조가 적용될 것으로 보고 있다. TSMC가 GAA 기술을 적용할 수 있는 시점은 2025년 2나노 공정부터가 될 것이란 시각이 지배적이다.

삼성전자와 TSMC가 2025년 똑같이 2나노 파운드리 양산에 성공한다 하더라도 GAA 기술을 3년이나 먼저 적용해 안정성을 높인 삼성 보다 TSMC가 기술력 측면에서 뒤질 수 있다는 분석도 가능한 상황이다. 예컨대 삼성전자 3나노 GAA 1세대 공정은 기존 5나노 핀펫 공정과 비교해 전력이 45% 절감되고, 성능은 23% 향상된다. 사이즈는 16% 작아진다. GAA가 적용된 초미세 공정을 통해 반도체에 더 많은 기능과 높은 성능을 담을 수 있다는 얘기다.

특히 삼성과 TSMC 두 기업만이 경쟁하고 있는 10나노 이하 파운드리 공정에서 10나노는 2025년까지 연평균 성장률이 -9.4%인 반면 3나노 이하 미세공정의 경우 85.6%로 고성장이 예고된 상황이다.

한 반도체업계 관계자는 "파운드리 업력이 오래된 TSMC의 경우 기술력이 많이 필요하지 않는 공정에서 삼성 보다 점유율을 많이 확보하고 있어 전체 점유율이 월등히 높다"며 "삼성은 첨단 기술력을 기반으로 성장성이 높은 초미세 공정을 집중 공략하고 있어 3나노 이하 경쟁에서는 우위를 차지할 수 있는 기회를 마주했다"고 말했다. 그는 이어 "고객사들이 앞선 양산으로 높은 수율(양품 비율)을 확보할 수 있는 삼성을 배제하기는 쉽지 않을 것"이라며 "생산 시점이 앞서기 때문에 수율을 끌어올리는 것도 시간문제"라고 내다봤다.

한편 삼성전자는 3나노, 2나노 공정 등 첨단 기술력을 앞세워 2026년까지 고객사를 300곳 이상 확보하는 것을 목표로 하고 있다.

박선미 기자 psm82@asiae.co.kr