삼성전자 화성 파운드리 반도체 공장 전경. 삼성전자 제공
삼성전자 화성 파운드리 반도체 공장 전경. 삼성전자 제공
"삼성전자가 전세계 반도체 경쟁사의 허를 찔렀다."

삼성전자가 2025년부터 2㎚(나노미터·1㎚=10억분의 1ｍ) 반도체 양산에 들어간다고 발표한 7일, 전세계 반도체 업계는 이처럼 반응한 것으로 전해졌다.

삼성전자는 그간 반도체 미세공정에서 이렇다할 구체적인 로드맵을 내놓지 못했다. 업계에서는 이재용 삼성전자 부회장이 올해 초 구속되면서 대규모 투자결정을 내리지 못하고 있다는 분석도 내놨다. 반면 대만 TSMC와 미국 인텔은 3㎚ 이하 공정에 대한 대규모 투자안을 발표해왔다. 업계에서는 삼성전자가 맞대응에 나서더라도 주로 3㎚ 공정에 관련된 내용일 것으로 예상했다. 하지만 삼성전자는 2㎚ 반도체 양산의 큰그림을 공식적으로 밝혔다. 이 계획을 차질없이 진행한다면 예상보다 가까운 시일 안에 TSMC를 따라잡을 수 있다는 기대까지 나온다.

TSMC와 벌어진 격차

파운드리 시장 1위는 단연 TSMC다. 조사기관마다 미세한 차이는 있지만 시장점유율 53~56% 수준으로 추정된다. 2위는 삼성전자로 17% 안팎을 차지하고 있다.

하지만 최근들어 삼성전자와 TSMC의 격차가 더 커졌다는 분석이 나왔다. 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면 TSMC는 지난 2분기 세계 파운드리 시장에서 점유율(매출 기준) 58%로 14%의 삼성전자와 격차를 벌렸다. 1분기 조사에선 TSMC가 55%, 삼성전자가 17%였다.

전문가들은 삼성전자가 최고의사결정권자의 부재로 투자결정을 미루고 있는 사이 TSMC가 공격적으로 치고 나갔기 때문이라고 분석했다. TSMC는 올해 초 3년간 1000억달러(약 119조원)를 파운드리 투자에 쏟아붓는다고 발표했다. 미국 애리조나에 건설 중인 5㎚ 공장은 2024년 가동할 계획이다. 일본에는 자동차용 반도체 공정인 28㎚ 공장 건설을 검토하고 있다. 독일 반도체 공장 건설도 논의하는 것으로 알려졌다.

급성장하는 파운드리 시장

TSMC가 투자 규모를 무서운 속도로 늘려나가는 것은 파운드리 시장이 그만큼 급성장하고 있기 때문이다. 우선 반도체 자급자족에 나선 글로벌 기업이 늘고 있다. 애플은 조만간 자체 개발한 시스템 반도체(M1X)를 탑재한 노트북을 내놓을 예정이다. 테슬라는 지난 8월 인공지능(AI)용 반도체 D1을 공개했다. 구글은 스마트폰에 들어가는 애플리케이션 프로세서(AP)인 ‘텐서’를 최근 공개했다. 반도체 쇼티지로 생산 차질을 겪고 있는 완성차 업체들도 반도체 개발에 나섰다.
시장조사기관 옴디아는 2021년 전세계 파운드리 시장의 경우 매출 기준 약 837억 4000만 달러(약 100조 1500억원)에서 2027년 1303억 4000만 달러(약 155조 9000억원)까지 성장할 것으로 예상했다.
최시영 삼성전자 파운드리 사업부장(사장)이 7일 오전 2시(한국 시간) 온라인으로 개최된 '삼성 파운드리 포럼 2021'에서 기조연설을 하고 있다. 삼성전자 제공
최시영 삼성전자 파운드리 사업부장(사장)이 7일 오전 2시(한국 시간) 온라인으로 개최된 '삼성 파운드리 포럼 2021'에서 기조연설을 하고 있다. 삼성전자 제공
미국 인텔이 파운드리 시장 재진출을 선언한 것도 이같은 시장 상황을 내다봤기 때문으로 분석된다. 인텔은 올해 초 "2024년에는 2㎚ 수준 반도체인 '20A'를 생산하고, 2025년에는 1.8㎚ 반도체를 양산하겠다"고 발표했다. 다만 업계에선 인텔이 2㎚ 이하 반도체를 생산하더라도 결함이 없는 합격품 비율을 뜻하는 '수율'을 안정적으로 확보할 수 있을 지에 대해선 회의적인 반응을 보이고 있다.

미세공정에선 삼성 파운드리 점유율 40%…TSMC에 근접

삼성전자의 미세공정 반도체 양산 계획이 공개되면서 시장판도는 달라질 것으로 예상된다. 특히 삼성전자의 2㎚ 반도체엔 게이트올어라운드(GAA) 기술을 적용한 점이 TSMC와 차별화된 점으로 분석된다. GAA는 전력 효율을 획기적으로 높일 수 있는 차세대 트랜지스터 제조 기술이다. 아직 TSMC도 구체적인 2㎚ 반도체 양산 계획을 내놓지 못해 미세공정 제품을 기다리는 구글, 퀄컴, 애플 등 글로벌 고객사를 선점할 수 있을 것으로 전문가들은 예상했다.

삼성전자는 3㎚ 반도체 양산 시점도 시장 전망보다 앞당겼다. 삼성전자는 올해 초 IR행사에서 2022년 안에 3㎚ 반도체를 양산할 것이라고 밝혔다. 하지만 업계에서는 내년 말이나 돼야 겨우 양산이 가능할 것으로 내다봤다. 삼성전자는 이번 파운드리 포럼에서 3㎚ 반도체 생산 목표 시점을 내년 상반기로 못박았다. 반면 TSMC는 내년 7월에 3㎚ 반도체 양산에 들어갈 것으로 알려졌다.

전문가들은 미세공정 반도체 수요가 커질 수록 삼성전자의 파운드리 점유율이 늘어날 것으로 예상하고 있다. 시장조사기관 트랜드포스는 올해 파운드리 시장을 10nm 이하 공정으로 제한하면 삼성전자의 점유율은 40%까지 커질 것으로 내다봤다. 업계 관계자는 "서버업체 뿐 아니라 스마트폰업체까지 전력효율성과 성능 등이 월등히 우수한 미세공정 반도체를 선호하고 있다"며 "10nm 이하 공정 반도체 채용이 늘어날 수록 삼성전자와 TSMC의 격차도 좁혀질 것"이라고 예상했다.

박신영 기자 nyusos@hankyung.com