삼성전자 '초격차의 귀환'… 4나노 수율 80% 돌파에 구글·IBM 줄섰다

삼성전자가 파운드리(반도체 위탁생산)와 메모리 반도체라는 양대 핵심 축에서 기술적 임계점을 연달아 돌파하며 글로벌 시장의 판도를 흔들고 있다. 고난도로 꼽히던 4나노미터(nm) 공정 수율을 안정 궤도에 올리며 빅테크의 수주를 끌어모으는 한편, 메모리 부문에서는 기존 구조의 물리적 제약을 극복한 신개념 셀 기술로 '반도체 초격차' 재가동에 나섰다.

지난 29일(현지시각) IT 전문 매체 Wccftech와 업계 보도에 따르면, 삼성전자는 최근 4나노 공정 수율을 80% 수준까지 확보했다. 수율은 웨이퍼 한 장에서 나오는 합격품 비율로, 파운드리 기업의 수익성과 직결되는 지표다. 그간 수율 리스크로 시장의 우려를 샀던 삼성은 이번 공정 성숙도 확보를 기점으로 엔비디아(NVIDIA)가 지원하는 AI 칩 스타트업 '그록(Groq)'을 비롯해 IBM, 바이두 등 글로벌 고객사의 물량을 대거 확보하며 기술적 신뢰를 회복했다.




삼성전자 파운드리 사업부의 4나노 공정은 이제 ‘양산’을 넘어 ‘숙련’ 단계에 진입했다는 평가다. 이는 제조 원가 절감과 공급 안정성 향상으로 이어져 글로벌 팹리스(설계 전문 기업)들을 삼성으로 불러모으는 강력한 유인책이 되고 있다.
특히 주목할 지점은 AI 반도체 생태계 내 삼성의 위상 변화다. 그록은 자사의 3세대 언어 처리 장치(LPU)인 ‘엔비디아 그록 3 LPX’ 생산을 삼성 파운드리에 맡겼다. 이 칩은 엔비디아의 최신 GPU ‘루빈(Rubin)’과 결합해 추론 성능을 극대화하는 핵심 가속기다.

삼성전자는 4나노 고성능 특화 공정인 'SF4X'의 안정적 수율을 발판 삼아 구글, IBM, 바이두 등 글로벌 빅테크와 암호화폐 채굴 기업의 물량을 대거 확보했다. 이를 통해 구축한 탄탄한 수익원은 향후 TSMC가 주도하는 2나노 시장에서 기술 격차를 좁힐 핵심 동력이 될 전망이다. 삼성은 4나노의 성숙된 경쟁력을 앞세워 파운드리 시장 점유율 확대를 가속화하고 있다.


메모리 분야에서도 전례 없는 혁신이 일어났다. 삼성전자는 기존 6F 구조의 한계를 넘어선 ‘4F 스퀘어(Square) 셀’ 구조의 동작 칩(Working Die) 구현에 성공했다. 29일 체코 하드웨어 매체 딧(diit)과 업계에 따르면, 삼성은 수직 채널 트랜지스터(VCT) 기술을 적용해 데이터 집적도를 기존 대비 최대 50% 향상시킬 발판을 마련했다.

DRAM 업계는 10나노대 공정 진입 이후 회로 선폭을 줄이는 방식만으로는 물리적 한계에 부딪혀왔다. 삼성전자는 셀 구조 자체를 평면에서 수직으로 세우는 발상의 전환을 통해 이 문제를 해결했다. 이 기술이 상용화되면 동일 면적 웨이퍼에서 생산 가능 메모리 용량이 절반 이상 늘어나 데이터센터 및 AI 서버 시장의 고용량 수요에 대응할 수 있는 강력한 무기가 된다.

삼성전자의 이번 성과는 단순히 생산량 확대를 넘어 시장 주도권 탈환의 서막을 알리는 신호탄이다. 다만 장기적 성장을 위해서는 다음의 리스크와 기회 요인을 동시에 살펴야 한다.

첫째, 2나노 공정의 조기 수율 확보 여부다. 4나노가 현재의 실적을 뒷받침한다면, 차세대 AI 시장의 승부처는 2나노다. TSMC의 2나노 수율 안정화 관측이 나오는 상황에서 삼성의 추격 속도가 향후 점유율의 향방을 결정할 것이다. 둘째, 차세대 DRAM의 상용화 속도다. 삼성은 4F 구조 제품을 오는 2028년 평면형으로 우선 출시하고, 2029년 이후 3D 적층형으로 확대한다는 계획이다.

글로벌 공급망 재편 속에서 한국 반도체 산업이 생존하기 위해서는 기술적 독보함이 필수적이다. 삼성이 공정 안정화와 구조 혁신이라는 두 마리 토끼를 잡으며 대만과 미국의 거센 추격을 뿌리칠 수 있을지 전 세계 반도체 시장의 이목이 쏠리고 있다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com