삼성 파운드리 가동률 60% 회복 ‘청신호’…‘발열 잡는’ 신기술로 승부수

삼성전자 파운드리(반도체 위탁생산) 사업부가 긴 부진을 털고 생산 라인 가동률 60% 선을 회복하며 실적 개선의 발판을 마련했다. 이와 함께 삼성의 독자적인 발열 제어 기술인 ‘히트 패스 블록(Heat Pass Block, HPB)’이 차세대 모바일 칩의 핵심 솔루션으로 부상하며 퀄컴 등 경쟁사들의 채택 가능성까지 거론되고 있다.

디지타임스는 20일(현지시각) 삼성전자 파운드리 가동률이 올해 상반기 평균 60% 초반대에 이를 것이라고 보도했다. 이는 50% 수준에 머물렀던 지난해 하반기와 비교해 10%포인트 이상 상승한 수치다. 또한, 미국 IT 매체 Wccf테크는 같은 날 삼성의 엑시노스 2600에 적용된 HPB 기술이 안드로이드 진영의 새로운 발열 설계 표준이 될 수 있다고 분석했다.


삼성전자 파운드리 사업부는 그동안 3나노 등 최선단 공정에서 대형 고객사 확보에 고전하며 수익성 악화에 시달렸다. 실제 삼성 비메모리 부문은 지난해 상반기까지 분기당 막대한 영업손실을 기록했다. 그러나 지난해 하반기부터 4나노와 8나노 공정의 웨이퍼 투입량이 늘어나면서 손실 규모를 1조 원대로 줄이는 데 성공했다.

업계는 올해 파운드리 시장 환경이 지난해보다 우호적일 것으로 내다본다. 경쟁사인 TSMC의 선단 공정 공급 부족(Shortage)이 심화하면서 삼성으로 주문이 넘어오는 ‘낙수 효과’가 기대되기 때문이다. 특히 삼성전자는 지난해 7월 테슬라와 23조 원 규모의 ‘AI6’ 칩 위탁생산 계약을 체결하며 4나노 이하 공정에서 대형 수주 물꼬를 텄다.
다만 완전한 흑자 전환을 위해서는 공장 가동률을 손익분기점인 80% 수준까지 끌어올려야 한다. 관건은 2나노 공정의 ‘수율(양품 비율)’ 안정화다. 삼성은 지난해 말부터 2나노 공정을 적용한 모바일 AP ‘엑시노스 2600’ 양산을 시작했으나, 현재 웨이퍼당 수율은 50% 수준인 것으로 알려졌다. 이는 생산된 칩의 절반만이 정상품이라는 뜻으로, 삼성전자는 가동률(생산량) 상승에 맞춰 관련 소재와 부품 주문을 늘리며 수율(품질) 잡기에 총력을 기울이고 있다.


2나노 시대로 접어들며 반도체 성능 경쟁의 핵심 변수는 ‘발열 제어’로 굳어지는 모양새다. 고성능 칩이 뿜어내는 막대한 열을 잡지 못하면 성능 저하(스로틀링)를 피할 수 없기 때문이다. 이 지점에서 삼성의 패키징 기술력이 주목받고 있다.

Wccf테크 분석에 따르면, 삼성전자는 엑시노스 2600에 팬아웃웨이퍼레벨패키지(FOWLP)와 함께 ‘히트 패스 블록(HPB)’ 기술을 최초로 적용했다. HPB는 칩 위에 부착해 방열판 역할을 하는 기술로, 열 저항을 16% 개선해 칩의 고성능 유지력을 높인다.

반면 경쟁자인 퀄컴의 ‘스냅드래곤 8 엘리트’ 시리즈나 미디어텍의 ‘디멘시티’ 칩셋은 클럭 속도를 4GHz 후반대까지 끌어올리며 심각한 발열 문제에 직면했다. 기존의 베이퍼 챔버 방식만으로는 최신 칩의 전력 소모와 열을 감당하기 어렵다는 지적이다. 팁스터(정보 유출자) ‘픽스드 포커스 디지털’은 구체적인 업체명을 밝히지 않았으나, 다수의 칩 제조사가 삼성의 HPB 기술 도입을 검토 중이라고 전했다. 이는 삼성의 공정 기술이 단순 생산을 넘어 후공정(패키징) 분야에서도 기술 표준을 선도할 가능성을 시사한다.

삼성전자는 지난 8일 발표한 2025년 4분기 잠정 실적에서 연결 기준 매출 93조 원, 영업이익 20조 원을 기록했다고 밝혔다. 전년 동기 대비 큰 폭으로 개선된 실적이나, 파운드리 부문의 구체적인 수치는 공개하지 않았다.

시장은 삼성 파운드리가 ‘만년 2등’ 꼬리표를 떼려면 2나노 공정의 수율을 조기에 60% 이상으로 끌어올려 채산성을 확보하고, HPB와 같은 독자 기술을 앞세워 대형 팹리스(반도체 설계) 고객사의 신뢰를 회복해야 한다고 본다. TSMC가 독주하는 파운드리 시장에서 삼성이 ‘수율’과 ‘기술’이라는 두 마리 토끼를 잡고 의미 있는 추격 발판을 마련할지 2026년 업계의 이목이 쏠린다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com