AI 패권 놓고 1조 달러 파운드리 전쟁...TSMC·삼성·인텔 3파전

글로벌 반도체 파운드리 시장이 인공지능(AI) 칩 수요 급증과 지정학적 긴장 속에서 전례 없는 경쟁 국면에 접어들었다. 대만 반도체 제조회사(TSMC), 삼성파운드리, 인텔파운드리서비스 간 기술 패권 경쟁이 AI 혁신의 속도와 국가 기술 주권을 결정하는 핵심 전쟁터로 부상했다고 4일(현지시각) 파이낸셜 콘텐츠가 보도했다.

2025년 10월 3일 현재 TSMC는 세계에서 가장 진보된 칩의 90%를 제조하며 압도적 우위를 점하고 있다. 3nm 공정 기술은 2022년 말부터 양산에 들어갔으며, 2025년 말 2nm 공정 양산을 앞두고 있다. 2nm 공정은 기존 FinFET를 대체하는 GAA(게이트 올 어라운드) FET의 나노시트 트랜지스터를 도입한다.

TSMC의 강점은 웨이퍼 제조를 넘어 첨단 패키징 기술에서도 두드러진다. AI 가속기에 중요한 CoWoS(칩 온 웨이퍼 온 기판) 2.5D 패키징과 SoIC(시스템 온 통합칩) 3D 스태킹 기술은 뛰어난 상호 연결성과 대역폭을 제공한다. TSMC는 2025년까지 CoWoS 용량을 공격적으로 확장하고, 2026년까지 SoIC 용량을 8배 늘릴 계획이다.

삼성파운드리는 혁신 기업으로 차별화를 꾀하고 있다. 2022년 중반 MBCFET(멀티 브리지 채널 FET)를 통해 3nm 노드에 GAAFET 기술을 최초로 도입했다. GAAFET의 조기 채택은 FinFET 대비 뛰어난 정전기 제어와 확장성을 제공해 전력 사용량과 성능의 상당한 향상을 약속한다.
삼성은 2027년 예정인 백사이드 전력 공급 네트워크(BSPDN)를 특징으로 하는 SF2Z(2nm)를 포함해 2nm 및 1.4nm 노드를 공격적으로 개발 중이다. 첨단 패키징 솔루션인 아이큐브(2.5D)와 엑스큐브(3D)는 메모리, 파운드리, 패키징 서비스를 통합해 AI 칩 생산을 위한 '원스톱 샵'을 제공하며, 제조 시간 20% 단축을 목표로 한다.

인텔파운드리서비스는 '4년 동안 5개 노드' 계획으로 공격적으로 추진 중이다. 2025년 4월 현재 위험 생산 중인 인텔 18A(1.8nm) 공정은 리본FET(인텔의 GAAFET 구현)와 업계 최초 백사이드 전력 공급 기술인 파워비아를 특징으로 한다. 파워비아는 전력선과 신호선을 분리해 셀 활용도를 개선하고 전력 공급 강하를 줄인다.

인텔은 High-NA EUV 리소그래피의 얼리 어답터로서 최초의 상용 ASML TWINSCAN EXE:5000 시스템을 받아 14A 공정에 사용할 준비를 마쳤다. 이는 2027년경 A14(1.4nm) 공정에 통합을 계획하는 TSMC보다 앞선 행보다.

엔비디아와 AMD 같은 선도적 팹리스 AI 칩 설계사들은 이러한 첨단 파운드리 기능의 주요 수혜자다. AI GPU에서 지배적 위치를 차지한 엔비디아는 고성능 AI 가속기 생산을 위해 TSMC의 고급 노드와 CoWoS 패키징에 크게 의존한다. AMD는 MI300X 칩으로 엔비디아에 맹렬히 도전하고 있다.

구글, 마이크로소프트, 애플 같은 거대 기술 기업들도 특정 AI 워크로드 최적화를 위해 자체 ASIC를 설계하고 있다. 칩 설계에 인텔의 18A 공정을 활용하기로 한 마이크로소프트의 결정은 소싱 다양화 움직임을 보여준다.

특수 AI 하드웨어 수요 증가는 결정적 추세다. 2025년까지 AI 관련 반도체는 전체 반도체 수요의 거의 20%를 차지할 전망이며, 2032년까지 전 세계 AI 칩 시장은 3,720억 달러에 이를 것으로 예상된다.

지정학적 고려로 반도체 산업은 국가안보의 최전선으로 부상했다. 미·중 간 '칩 전쟁'은 첨단 반도체 기술 통제의 전략적 중요성을 부각시킨다. 미국은 최첨단 AI 칩 및 제조 장비에 대한 중국 접근을 제한하고, 중국은 자립을 위해 막대한 투자를 하고 있다.

세계 반도체 시장은 2025년 15% 성장해 약 6,970억 달러에 이를 전망이며, 2030년까지 1조 달러를 넘어설 것으로 예상된다. 파운드리 시장은 2032년까지 2,582억 7,000만 달러에 달할 전망이다.


신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com