빛으로 칩 잇는 삼성, TSMC 72.5% 아성 깰 승부수 띄웠다

삼성전자가 인공지능 반도체의 발열 병목을 해결하기 위해 실리콘 포토닉스 전문 기업 인수를 검토하며 첨단 패키징 점유율 5.9% 돌파를 겨냥한다.

정보기술(IT) 전문 매체 새미팬즈는 2026년 10월 16일(현지시각) 삼성이 대만 TSMC와의 경쟁력 격차를 줄이기 위해 광학 칩 기술 기업 인수를 검토하고 내년 양산을 준비한다고 보도 했다. 구리 배선의 물리적 전송 한계가 가시화된 상황에서 파운드리와 고대역폭메모리를 묶는 턴키 패키징 생태계의 수주 단가가 재편될 것이라는 관측이 나온다.


인공지능 가속기와 대규모 데이터센터의 연산 처리량이 급격히 늘어나면서 구리 배선 기반 전기 신호는 강한 저항과 발열 장벽에 부딪혔다. 실리콘 포토닉스는 전자의 이동 대신 빛의 흐름을 데이터 전송 통로로 삼는 기술이다. 칩 사이 신호 전달 속도를 비약적으로 끌어올리는 동시에 전력 손실을 낮춘다. 고속 연산 과정에서 일어나는 전력 소비 부담을 덜어줄 대안으로 꼽힌다.
새미팬즈 보도에 따르면 삼성전자는 2027년부터 이러한 광학 칩 양산에 돌입한다는 내부 목표를 세웠다. 기존 첨단 반도체 제조 공정과 차세대 패키징 설비에 광학 기술을 융합한다는 구상이다.

반도체 업계에서는 삼성이 기술 개발 기간을 단축하고 지식재산권을 선점하기 위해 실리콘 포토닉스 원천기술을 보유한 해외 전문 기업 인수를 타진하는 것으로 풀이한다. 구체적인 대상 기업이나 인수 조건은 공개되지 않았다.


현재 차세대 반도체 패키징 시장은 TSMC의 점유율이 72.5%에 달하는 독주 구조를 나타낸다. 삼성전자의 점유율은 5.9%에 그쳐 양사 간 격차는 66.6%포인트에 달한다. TSMC는 칩 온 웨이퍼 온 서브스트레이트 후공정 생태계를 앞세워 시장을 선점한 뒤 광학 엔진 결합 기술 투자를 선제 진행했다.

경쟁 구도는 여타 파운드리 기업들로 빠르게 번진다. 글로벌파운드리, UMC, 타워세미컨덕터 역시 실리콘 포토닉스 양산 플랫폼을 개발하며 시장 진입을 서두른다.
새미팬즈는 삼성전자가 차세대 2나노 공정에서 의미 있는 성과를 내며 테슬라를 비롯한 주요 고객사 수주를 확보했다고 짚었다. 다만 공정 효율을 꾸준히 개선하고 고객사 저변을 넓혀야만 안정적인 시장 지배력을 확보한다는 평가가 나온다.


삼성전자의 광학 칩 내재화 시도는 한국 반도체 후공정 공급망 전반에 구조 변화를 불러올 공산이 크다. 광학 인터커넥트를 통합한 공동 패키징 광학 모듈이 본격화하면 광원 레이저 모듈, 초정밀 광학 정렬 장비, 광 실장용 부품 섹터의 일감이 장기적으로 확대된다.

6세대 고대역폭메모리부터 베이스 다이에 파운드리 공정이 도입되는 구조 변화와 맞물려, 메모리와 파운드리를 패키징으로 통합 제공하는 한국형 턴키 수주 평균판매단가 상승이 기대된다.

기술 난도와 상용화 표준을 둘러싼 변수도 존재한다. 광학 엔진 결합 공정은 미세 정렬 오차에 따른 불량 위험이 높아 초기 수율이 저조할 경우 고가 칩셋 전체를 폐기해야 하는 부담을 안는다. 글로벌 긴축 기조에 따라 대형 기술기업들의 데이터센터 설비투자 집행 속도가 둔화하거나, 표준화 주도권 확보가 늦어질 경우 투자금 회수 시점이 지연될 수 있다는 분석이다.

삼성전자의 광학 칩 전략은 2027년 양산 착수 일정과 전문 기업 인수 진척도에 따라 판가름 날 전망이다. 글로벌 기술 패권 다툼 속에서 고객사의 신뢰를 다지고 양산 수율을 검증해 시장 적기 출시 일정을 맞추는 과정이 향후 인공지능 반도체 시장 점유율 재편을 좌우할 전망이다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com