'공사중' 삼성 美 테일러공장 첫 공식 수주…4나노 공정서 AI칩 생산

미 AI 반도체 기업 '그로크' 고객사 확보
연내 들어설 테일러 공장 첫 공식 수주
"4나노 수율 안정적"…AI 응용처 다변화

삼성전자 파운드리(반도체 위탁생산)사업부가 4나노미터(㎚·10억분의 1m) 공정 수율 안정화에 힘입어 미국 AI 반도체 기업을 고객사로 확보했다. 연내 완공 목표인 미국 텍사스주 테일러 공장의 첫 공식 수주 사례다.

그로크는 15일(현지시간) AI 가속기 칩인 차세대 LPU(Latency Processing Unit)를 삼성전자 파운드리 4나노 공정에서 생산한다고 밝혔다. 이 회사는 2016년 구글 엔지니어 출신들이 창업한 미국 AI 반도체 설계 회사다. 메모리 대역폭 사용을 극대화해 추론에 필요한 연산을 고속으로 수행하는 엔진을 갖춘 AI 반도체 종류인 LPU를 선보이고 있다.

그로크는 해당 제품이 미국 텍사스주 테일러에 들어서는 삼성 파운드리 공장에서 생산될 것임을 암시했다. 사실상 테일러 공장의 첫 공식 고객이 된 셈이다. 테일러 공장은 삼성전자가 텍사스주 오스틴 공장에 이어 미국에서 두 번째로 선보이는 파운드리 공장으로 연내 완공을 목표로 하고 있다.

앞서 경계현 삼성전자 DS부문장(사장)은 자신의 소셜미디어 계정을 통해 AI 열풍이 세계적으로 확산하고 있음을 밝히며 "2024년 말부터 테일러 공장에서 4나노 공정 제품을 양산하겠다"고 말한 바 있다. 또 "미국 주요 고객들은 그들의 제품이 이곳에서 생산되길 기대한다"고 설명했다.

삼성전자 평택 캠퍼스 전경 / [사진제공=삼성전자]

삼성전자는 현재 4나노 공정에서 수율(완성품 중 양품 비율)을 높이며 시장 입지를 확대하고 있다. 14일 공개한 반기 보고서에선 "4나노 2세대 제품을 안정적인 수율을 기반으로 양산 중"이라며 "3세대 제품의 4분기 양산 목표 달성이 전망된다"고 밝혔다. 시장 평가도 긍정적이다. 박상욱 하이투자증권 연구원은 지난달 보고서를 통해 삼성전자가 50%대이던 4나노 공정 수율을 최근 75%까지 끌어올렸다고 추정한 바 있다.

삼성전자는 올해부터 4나노 멀티 프로젝트 웨이퍼(MPW) 서비스도 제공하고 있다. MPW는 다품종 소량 생산 형태로 하나의 웨이퍼에 다양한 반도체를 시범 생산하는 것을 말한다. 팹리스(반도체 설계) 고객이 반도체 양산 전 반드시 거쳐야 하는 단계다. 업계에선 삼성전자가 MPU 서비스를 선보이는 배경에 4나노 수율 자신감이 있다고 해석하고 있다.

삼성전자는 이같은 미세 공정 기술력을 토대로 성장성이 높은 AI 반도체 시장을 공략한다는 계획이다. 앞서 회사는 지난달 개최한 '삼성 파운드리 포럼 2023'에서 차세대 게이트올어라운드(GAA) 트랜지스터 기술과 패키징 기술을 토대로 AI 시대 먹거리를 늘리겠다는 포부를 밝혔다. 이 자리에 삼성전자 파운드리 고객이자 떠오르는 AI 반도체 기업인 리벨리온, 딥엑스 사례를 소개하며 성과를 알리기도 했다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부장(사장)은 "AI 적용 분야가 빠르게 확산하고 있고, 특히 다양한 개별 서비스에 특화된 엣지(Edge)의 폭발적인 성장이 예상된다"며 "삼성전자는 고성능 AI 반도체에 특화된 최첨단 공정과 차별화된 스페셜티 공정, 그리고 글로벌 반도체 설계자산(IP) 파트너사와의 긴밀하고 선제적인 협력을 통해 AI 시대 패러다임을 주도할 것"이라고 예고했다.

삼성전자가 7월 4일 서울 삼성동 코엑스에서 개최한 '삼성 파운드리/SAFE 포럼' 내부 모습 / [사진제공=삼성전자]

한편 삼성전자는 이번 반기 보고서를 통해 파운드리 시장 전망을 공유했다. 파운드리 시장 내 수요 약세가 이어지고 있지만 "AI 관련 고성능 컴퓨팅 수요, 응용처 확대 및 스마트폰 수요 증가 등의 수요 진작과 공급망 정상화에 따라 3분기부터는 점진적 회복을 기대하고 있다"고 밝혔다. 또 "중장기적으로는 지속적인 모바일 수요 및 전장용 고성능 SoC(자율 주행) 수요 증가 등으로 성장세가 지속될 것"으로 전망했다.

회사는 파운드리 성장 국면으로 전환될 시장 상황에 대비하기 위해 GAA 기반의 3나노 공정 완성도를 높이면서 신규 공장을 통한 생산능력(캐파) 확대에 집중하고 있다. 앞으로 "공정 기술 개선 및 고수익 제품 확대를 통해 원가 경쟁력을 지속해서 개선하겠다"며 "고성능 컴퓨팅과 전장향 반도체, 5세대 이동통신(5G), 사물인터넷(IoT) 등 다양한 응용처별 포트폴리오 다각화를 추진할 것"이라고 했다.

김평화 기자 peace@asiae.co.kr