시스템 반도체 1위 도전하는 삼성, 퀄컴 이어 구글·테슬라 수주 노린다

구글 자체 개발 모바일 AP 텐서. /구글 제공

2030년까지 시스템 반도체 세계 1위를 목표로 하고 있는 삼성전자 시스템 반도체 사업 분야가 최근 가시적인 성과를 거두고 있다. 시스템 반도체 분야를 맡고 있는 시스템LSI 사업부의 통합칩(SoC) 사업과 파운드리(반도체 위탁생산) 사업이 상승효과(시너지)를 내며 동반성장하고 있는 것이다.

특히 자체칩을 보유하고 싶어하는 대형 정보기술(IT) 기업들은 최근 삼성전자의 SoC 자산을 활용해 반도체를 만드는 빈도가 늘고 있다. 또 이렇게 개발한 칩은 삼성전자 파운드리에서 생산하고 있다. 업계는 삼성전자 시스템 반도체 분야에 선순환 구조가 만들어지고 있는 것으로 파악된다.

구글은 최근 모바일 애플리케이션 프로세서(AP) ‘텐서’를 자체 개발했다고 밝혔다. 텐서는 구글 데이터 센터의 인공지능(AI) 가속기에서 따온 이름으로, 모바일 SoC임에도 AI 기능이 들어간 것이 특징이다. 텐서 개발에는 삼성전자가 깊숙하게 개입한 것으로 알려졌다. 텐서 개발 코드명이 미출시된 삼성전자 모바일 AP 엑시노스의 코드명과 같았던 것이다. 구글은 텐서를 삼성전자 5㎚(나노미터·10억분의 1m) 파운드리에서 만들어질 예정이다. 앞서 구글은 자율주행차 웨이모의 두뇌가 되는 SoC도 삼성전자와 함께 개발하고 있는데, 이 역시 삼성전자 파운드리에서 생산될 가능성이 크다.

테슬라는 최근 ‘AI(인공지능) 데이’라는 행사를 열고 슈퍼컴퓨터 도조에 사용할 칩 D1을 발표했다. D1은 500억개의 트랜지스터로 구성되며, 362Tflops(테라플롭스·1초에 1조번 연산)의 연산력을 가졌다. 테슬라는 D1이 장착된 도조 컴퓨터를 내년쯤 선보여 보다 완전한 자율주행 시스템을 만든다는 계획이다.

가네시 벤카타라마난 테슬라 수석이사가 최근 열린 테슬라 AI데이에 참석해 슈퍼컴퓨터용 칩 D1에 대해 소개하고 있다. /테슬라 유튜브 캡쳐

7㎚ 파운드리 공정으로 만들어지는 D1은 현재 이 공정이 가능한 TSMC와 삼성전자가 유력 수주 후보로 떠오르고 있지만, 업계는 테슬라가 삼성전자와 손을 맞잡을 것으로 보고 있다. 지난 2019년부터 맺어 온 테슬라와 삼성전자의 협력 관계가 공고하다는 이유에서다. 테슬라는 자율주행 시스템인 하드웨어3에 삼성전자의 엑시노스를 채용 중이다.

이밖에 삼성전자 파운드리는 IBM의 차세대 서버 중앙처리장치(CPU)인 파워 10의 생산을 맡고 있고, 퀄컴의 최신 AP 스냅드래곤 888과 888+를 만들고 있다.

삼성전자는 최근 영역을 넓히고 있는 샤오미, 오포 등 중국 스마트폰 제조사에도 AP를 공급하고 있고, 이들의 중저가 스마트폰에 사용될 AP의 레퍼런스도 제공하고 있는 것으로 알려졌다. 또 삼성전자 시스템LSI가 개발한 이미지센서 역시 중국 스마트폰에 활발하게 적용되고 있어 2분기 주요 매출처에 중국 내 반도체 유통을 담당하는 회사가 깜짝 등장하기도 했다.

삼성전자는 향후 파운드리 분야에서 선당 공정의 적기 개발과 투자로 제품 경쟁력을 확보한다는 계획이다. 회사 관계자는 “게이트 올 어라운드(GAA) 구조의 3㎚ 공정을 조기에 도입할 것이다”라며 “또 기존 모바일 중심의 (시스템 반도체) 사업에서 AI와 데이터 센터 등으로 영역을 확장할 전략을 세우고 있다”고 했다. 이어 이 관계자는 “170조원 투자를 조기 집행해 제품 및 기술 경쟁력을 끌어 올리겠다는 게 회사 방침이다”라고 덧붙였다.

김동원 KB증권 연구원은 “삼성전자 시스템LSI는 지금까지 분기 평균 매출 5조원 미만과 한 자릿수 영업이익률에 불과했지만 3분기부터 두 자릿수 이상의 매출 성장률, 분기 매출의 저점 5조원, 두 자릿수 이상의 영업이익률 달성이 예상돼 의미있는 실적개선이 전망된다”라며 “평균판매가격(ASP) 인상효과와 물량증가로 파운드리 매출이 큰 폭으로 증가하고, 5㎚ 중심의 선단공정 생산수율이 연초대비 2배 이상 상승해 원가구조 개선이 추정되고 있기 때문이다”라고 했다.

박진우 기자(nicholas@chosunbiz.com)

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