삼성전자‧TSMC, ‘3나노 공정’ 고객사 확보 경쟁

삼성전자와 타이완 TSMC가 ‘초극미세’ 3나노미터(nm‧10억분의 1m) 반도체 생산 공정 상용화를 앞두고 고객군 확보를 위한 치열한 경쟁을 이어가고 있다.

양사와 미국 인텔 등 글로벌 주요 Fab(반도체일관생산공정) 업체를 비롯해 자동차 등 수요산업 업체들까지 반도체 직접 생산에 뛰어들면서 지난해부터 올해까지 결정한 투자 규모는 지난 20년 반도체산업 역사상 가장 높은 수준이다.

이러한 투자 가운데 하이라이트는 삼성전자와 TSMC가 선도하고 있는 3나노 공정이 핵심이다. 5~7나노급 첨단 Fab 1개 라인을 건설하는데 드는 투자비용이 10조 원 이상 소요되는 것으로 알려진 가운데 3나노는 그보다 배 이상의 자금을 필요로 한다. 삼성전자는 최근 미국에 건설 부지를 확정한 파운드리(반도체 수탁생산) 공장이 3나노 공정을 적용할 것으로 알려졌는데, 총 투자비용은 20조 원(170억 달러)에 달한다.

삼성전자와 TSMC는 내년부터 3나노 공정을 적용한 반도체를 본격 양산에 들어갈 전망이다. 삼성전자는 내년 상반기 게이트올어라운드(GAA) 공정을 도입한다. 최근 3나노 반도체 시험 생산을 시작한 TSMC의 상용화 예상 시기가 내년 하반기인 것에 비하면 6개월 정도 빠른 것으로, 파운드리 기술 경쟁에처 처음으로 삼성전자가 TSMC를 앞선다.
양산 못지않게 중요한 것은 고객사 확보다. 천문학적인 규모의 돈을 쏟아부어 반도체 생산라인을 만들었지만, 이들이 본격 가동하는 2023년 이후에도 반도체 사이클 고공행진이 이어질 수 있을지는 여전히 미지수다. 코로나19에 따른 반도체 공급 부족이 장기화 될 것이라는 전망이 우세하지만 시장 상황은 언제라도 바뀔 수 있다. 특히, 파운드리 사업은 물량을 발주할 고객사를 확보하지 못하면 생산라인이 바로 중단된다. 감가상각 기간이 짧은 반도체 장비가 하루라도 가동을 안할 경우 기업이 져야 할 부담은 엄청나다.

3나노 경쟁에서 승리해야 반도체 공급 과잉이 우려되는 2023년 이후 벌어질 치킨게임에서 승자가 될 수 있다는 것이다.

TSMC는 미국 애플을 비롯해 엔비디아 등 다양한 팹리스(반도체 설계) 업체들을 다수 보유하고 있다. 최근에는 인텔과의 사업 협의를 모색중이다. 블룸버그 등 외신 보도에 따르면, 갤싱어 인텔 최고경영자(CEO)는 13일(타이완 현지시간) TSMC 타이완 본사를 방문해 3나노 공정을 활용한 자사의 중앙처리장치(CPU)를 생산하는 방안을 논의했다. TSMC가 세계 최대 반도체 고객 2개사를 확보한다면 3나노 파운드리 시장 초기 진입의 안정감을 더할 수 있다.

삼성전자는 TSMC의 틈새를 파고들며 세를 확장하고 있다. 퀄컴과 AMD 등 TSMC에 의존했던 팹리스 기업을 끌어들여 반등에 나선데 이어 IBM 반도체 신기술을 공동 개발하는 등 외연을 더욱 넓혀나가고 있다. 삼성전자가 3나노 GAA 공정을 가동하면서 성공적인 수율을 확보한다면, TSMC의 고객사는 물론 다른 팹리스 업체도 손을 잡으려고 할 것이 분명하다.

반도체 업계 관계자는 “현재 파운드리 시장에서 TSMC가 삼성전자의 3배 가까이 점유율을 앞서고 있으나 3나노 공정은 동일 선상에서 출발하기 때문에 지금의 점유율은 큰 의미는 없다”면서, “2022년은 삼성전자와 TSMC가 가장 치열한 경쟁을 벌일 것으로 예상된다”고 말했다.

채명석 글로벌이코노믹 기자 oricms@g-enews.com