3나노 '첫 고객' 확보한 TSMC…삼성과 수주경쟁 불붙었다(종합)

TSMC, 다음 달 M2프로 칩 양산 예정…고객사 확보·기술 경쟁 치열

[아시아경제 한예주 기자] '3나노 세계 최초 양산' 타이틀을 거머쥔 삼성전자 와 3나노 첫 고객사로 애플 유치에 성공한 대만 TSMC의 초미세공정 경쟁이 본격화될 것으로 보인다. 업계에서는 게이트올어라운드(GAA)로 최선단 칩을 만든 삼성전자가 그간 안정적인 수율(생산품 중 양품 비율)로 신뢰를 쌓아온 ‘업계 1위’ TSMC의 고객사를 뺏어올 수 있을 지 주목하고 있다.

22일 외신 등에 따르면 TSMC가 애플을 3나노 공정 파운드리(반도체 위탁 생산) 첫 고객으로 확보하고, 다음 달 3나노 칩 양산에 들어간다. 애플이 자체 설계한 M2 프로 칩에 TSMC의 3나노 공정이 적용되는 것이다. M2프로 칩이 탑재된 14·16인치 맥북 프로, 고급형 맥 미니 등은 올해 말이나 내년 상반기에 출시될 것으로 예상된다.

당초 대만에서는 TSMC 3나노의 첫 고객사로 알려진 인텔이 신제품 생산을 내년으로 미루면서 TSMC의 3나노 양산 계획이 차질을 빚었다는 분석이 제기된 바 있다.

시장조사업체 트렌드포스는 리포트를 통해 지난달 초 "인텔이 14세대 CPU(중앙처리장치)인 '메테오레이크'에 탑재되는 GPU(그래픽처리장치) 칩셋의 대량 생산을 제품 설계·공정 검증 문제로 올해 하반기에서 내년 상반기로 미룬 뒤 다시 내년 말로 연기했다"고 관측했다. 이에 따라 TSMC의 3나노 양산이 늦게는 내년까지 미뤄질 수 있다는 지적이 나오게 됐고, 당시 TSMC는 현지 언론에 "회사의 용량 확장 프로젝트는 계획대로 진행되고 있다"고 입장을 전한 바 있다.

TSMC가 다음 달부터 3나노 양산을 시작하면 삼성전자보다 약 3개월 늦게 양산을 시작하게 되는 셈이다. 삼성전자는 지난 6월30일 세계 최초로 GAA 기술을 적용한 3나노 파운드리 공정 기반 초도 양산을 시작했다. GAA 기술은 공정 미세화에 따른 트랜지스터 성능 저하를 줄이고 데이터 처리 속도와 전력 효율을 높일 수 있어 기존 핀펫(FinFET) 기술에서 진일보한 차세대 반도체 핵심기술로 꼽힌다.

TSMC는 올해 3나노까지는 기존의 핀펫 공정을 유지하고 2024년 2나노부터 GAA 공정을 도입할 계획인 만큼, 공정 로드맵상 삼성전자가 2년이나 앞선 모양새다. 실제 삼성전자 3나노 GAA 공정은 5나노 핀펫 공정 대비 전력은 45% 절감되고, 성능은 23% 향상돼 TSMC보다 숫자상 우위에 있다. TSMC 3나노는 5나노와 비교해 동일한 상황에서 집적도가 1.6배 증가하고 속도를 15% 향상시키며 소비 전력은 30% 줄이는 것으로 알려졌다.

다만, 삼성전자가 TSMC에 기술력으로 완전히 앞섰다고는 볼 수 없다는 시각도 있다. TSMC는 3나노는 핀펫일지라도 기술 성숙도가 높고 안정적이라는 평가다. 지금으로선 고객사들은 검증되지 않은 삼성의 3나노 GAA를 굳이 선택할 이유가 없는 것이다.

비메모리 고객사는 무리한 신공정 도입보다 안정적인 공정을 선호한다. 비메모리는 메모리와 달리 범용성이 낮기 때문에 원하는 시기에 주문한 물량을 안정적으로 공급받는 것이 중요하다. 실제 삼성이 확보한 3나노 GAA 고객은 중국 가상화폐 관련 주문형반도체(ASIC) 업체로 물량은 미미한 것으로 알려졌다.

결국 향후 수율을 누가 더 빨리 끌어올려 퀄컴·엔비디아 등 대형 고객사를 확보할 지 여부가 3나노 수주전의 핵심이 될 예정이다. TSMC는 지속적으로 공정을 업그레이드해 내년 중반 이후 3나노 2세대 공정을 양산할 계획이며, 삼성은 2024년 3나노 GAA 2세대 공정을 계획하고 있다.

김양재 다올투자증권 연구원은 "1세대 GAA 공정의 안정적인 수율 확보를 레퍼런스로 2024년 2나노 공정 이후 신규 고객사 확보가 관건이 될 것"이라고 지적했다.

한편, 트렌드포스에 따르면 TSMC의 올해 1분기 파운드리 시장점유율은 53.6%, 2위 삼성전자는 16.3%다.

한예주 기자 dpwngks@asiae.co.kr