TSMC 3나노 ‘완판’ 쇼크… 애플·엔비디아 ‘선점’에 삼성·인텔 추격 비상

글로벌 인공지능(AI) 반도체 시장이 설계 기술력을 넘어 ‘파운드리(위탁생산) 여유 확보’라는 유례없는 병목 현상에 직면했다. 세계 최대 파운드리 기업인 대만 TSMC의 3나노미터(nm) 공정이 사실상 ‘완판’되면서, 애플과 엔비디아 같은 극소수 선행 기업이 시장 주도권을 독식하는 ‘생산 장벽’이 구축되고 있다. TSMC는 최근 밀려드는 주문을 감당하지 못해 장기 협력 관계를 맺어온 이른바 ‘충성 고객’에게만 우선권을 부여하는 선별적 공급 정책을 강화하는 추세다.




IT 전문 매체 Wccftech와 디지타이즈(DigiTimes)가 지난 27일(현지시간) 보도한 내용에 따르면, TSMC의 3나노 공정 생산능력(Capacity)은 이미 한계치에 도달했다. 이는 단순한 물량 부족을 넘어 후발주자들의 시장 진입 자체를 차단하는 강력한 진입 장벽으로 작용하고 있다.

엔비디아와 애플은 이미 TSMC의 차세대 공정인 A16(1.6나노급)까지 독점적 접근 권한을 확보하며 경쟁사들과의 격차를 벌리고 있다. 반면 인텔이나 AMD 같은 소비자용 반도체 기업, 그리고 자체 칩을 설계하려는 주문형 반도체(ASIC) 업체들은 할당받은 물량이 AI 분야에 비해 턱없이 부족해 제품 출시 일정 자체를 전면 수정해야 하는 처지에 놓였다.
업계에서는 이러한 현상을 ‘파운드리 부익부 빈익빈’으로 규정한다. 시장의 한 관계자는 “자금력이 풍부한 빅테크 기업조차 TSMC의 생산 라인을 잡지 못해 발을 동굴리고 있다”며 “생산 라인 선점이 곧 AI 시장의 점유율로 직결되는 구조가 고착화하고 있다”라고 분석했다.


TSMC의 공급난이 심화하자 삼성전자 파운드리와 인텔 파운드리가 강력한 ‘플랜 B’로 거론되고 있다. 최근 테슬라와 AMD 등이 삼성전자의 문을 두드리고 있다는 소식이 전해지며 파운드리 다변화에 대한 시장의 기대감도 커지는 분위기다.

하지만 실제 공정 전환은 말처럼 쉽지 않다. 반도체 설계 기업이 파운드리를 바꾸려면 기존의 미세 설계 구조(마이크로아키텍처)를 해당 파운드리의 공정 규격에 맞춰 완전히 새로 설계해야 한다. 여기에는 수천억 원의 비용과 1년 이상의 시간이 소요된다.

특히 TSMC와의 관계 악화를 우려하는 이른바 ‘눈치 보기’ 심리도 전환을 가로막는 요인이다. 파운드리 업계 전문가들은 “한번 TSMC 라인에서 이탈했다가 다시 돌아올 때 첨단 공정 배정순위에서 밀릴 수 있다는 공포가 팹리스 기업들 사이에 팽배하다”고 지적한다. 결국 ‘전환 비용’과 ‘관계 리스크’라는 두 가지 벽이 삼성과 인텔의 수혜를 지연시키고 있는 셈이다.

TSMC는 2025년 말 1.4나노 공정 시설 착공을 공식화하며 기술 초격차를 예고했지만, 대외적 환경은 갈수록 악화하고 있다. 현재 대만은 75년 만에 최악의 가뭄을 겪으며 핵심 팹이 위치한 지역의 용수 공급에 비상이 걸렸다. 대만 당국은 야간 감압 급수 등 제한 급수 조치를 시행하며 공업용수 확보에 사활을 걸고 있다.

이러한 환경적 불확실성은 TSMC 단일 공급망의 위험성을 역설적으로 증명한다. 만약 가뭄으로 인해 생산 차질이 발생할 경우 글로벌 AI 산업 전체가 멈춰 설 수 있다는 경고가 나온다. 이는 삼성전자나 인텔에 기회가 될 수 있는 대목이다.

증권가에서는 “TSMC의 병목 현상이 2026년까지 장기화할 것이 확실시되는 만큼, 리스크 분산 차원에서라도 삼성전자의 GAA(Gate-All-Around) 공정 도입을 검토하는 기업들이 늘어날 것”으로 내다보고 있다.

오늘날 글로벌 반도체 패권은 설계 기술만큼이나 ‘생산 안정성’에 달려 있다. TSMC의 3나노 공정 병목은 애플과 엔비디아에는 강력한 해자(Moat)가 되겠지만, 나머지 생태계에는 성장의 제약이 될 것이다.

한국 반도체 산업 입장에서 이는 위기이자 기회다. 삼성전자는 수율 안정화를 통해 TSMC의 대기 수요를 흡수할 수 있는 골든타임을 확보해야 하며, SK하이닉스 등 HBM(고대역폭메모리) 업체들은 TSMC와의 동맹을 공고히 하면서도 공급망 다변화 시나리오에 대비한 유연한 전략을 수립해야 한다. 결국 ‘생산 라인을 장악하는 자’가 AI 시대의 최종 승자가 될 것이다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com