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“삼성·인텔에 역전당할라” TSMC, 서둘러 꺼내든 ‘1.4나노’ 카드

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TSMC 본사가 위치한 대만 신주과학단지 내 TSMC 12팹(공장) A. /TSMC 제공

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파운드리(반도체 위탁생산) 점유율 50% 이상의 압도적인 시장 1위 TSMC가 1.4㎚(나노미터·10억분의 1m) 공정 카드를 갑자기 꺼내 들었다. 삼성전자가 TSMC에 앞서 올해 2분기 3㎚ 양산을 공식화한 지 보름 만이다. 업계는 첨단 미세공정에서 경쟁자에 밀리면 파운드리 점유율이 하락할 수 있다는 위기감 때문으로 분석했다.

18일 대만 언론 등에 따르면 TSMC는 최근 3㎚ 공정 개발진을 1.4㎚ 공정 개발로 전환하고, 다음 달부터 정식 운영에 들어간다. TSMC는 올해 하반기 3㎚ 공정 양산을 계획하고 있는데, 양산이 본격적으로 시작되기도 전에 첨단공정 개발에 나선 것이다. 이를 위해 TSMC는 올해 440억달러(약 56조2000억원)를 투자하기로 했다. 지난해 300억달러(약 38조3200억원)에서 대폭 늘린 것이다.

삼성전자는 2019년부터 2030년까지 파운드리를 포함한 시스템반도체에 171조원을 투자한다. 연평균 15조원쯤이다. TSMC 투자액은 이보다 매년 2배 이상 많다. 그럼에도 첨단공정 도입은 TSMC보다 삼성전자가 빠르다. 삼성전자는 올 2분기 3㎚를 양산한다.

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삼성전자 파운드리 공장이 위치한 경기 평택캠퍼스. /삼성전자 제공

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두 회사는 2025년 2㎚ 공정 반도체를 시장에 공급할 계획이지만, 2㎚ 역시 삼성전자가 더 빨리 공급할 수 있을 것으로 보인다. 2㎚ 공정에 사용할 GAA(게이트올어라운드) 공법을 3㎚부터 적용해 충분히 양산 경험을 쌓는 덕분이다. 반면 TSMC는 3㎚는 기존의 핀펫(FinFET) 공법을 쓰고, 2㎚부터 GAA를 쓴다. 첫 신규 공법 도입으로 생산에 어떤 변수가 생길지 모른다는 것이다. 업계 관계자는 “TSMC의 2㎚ 공정은 2026년 이후가 될 수도 있다”고 했다.

TSMC를 압박하는 건 삼성전자뿐만이 아니다. 인텔 역시 파운드리 시장에 진출하면서 첨단공정 도입을 선언하고 2024년 하반기 1.8㎚ 공정 반도체를 만든다는 계획을 세웠다. 현재 인텔은 ‘인텔7′이라고 부르는 7㎚ 공정 양산 안정화에 들어갔다. 또 올해 하반기에는 인텔4(4㎚ 공정) 반도체도 생산하겠다는 전략이다.

TSMC가 1.4㎚ 공정 개발 착수를 알린 건 경쟁자 부상에 따른 위기감 고조에 따른 것이라는 분석이 나온다. 첨단공정 선점이 중요한 파운드리 시장에서 3㎚, 2㎚는 삼성전자가, 1.8㎚는 인텔이 선점할 가능성이 커 TSMC는 이들을 뛰어넘는 1.4㎚를 먼저 추진한다는 것이다.

다만 TSMC 계획은 순조롭게 이뤄질 가능성이 작다는 게 전반적인 평가다. 5㎚ 이하 미세공정에서 회로 폭을 1㎚ 줄이려면 상당한 노력이 필요해서다. 2㎚ 이후 공정들이 소수점으로 진행되는 건 이 때문이다. 이에 따라 TSMC의 1.4㎚ 공정 도입은 5년 이상 걸릴 것이라는 예상에 힘이 실린다. 본격 양산은 빨라야 2027년, 늦을 경우 2028년이나 가능할 전망이다.

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펫 겔싱어 인텔 최고경영자가 최근 열린 인텔 투자자 행사에서 웨이퍼를 들고 설명하고 있다. /인텔 제공

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TSMC를 따라잡으려는 삼성전자가 미세공정 경쟁에서 승리를 거두려면 현재의 4㎚ 공정과 도입할 3㎚ 공정에 더 집중해야 한다는 주문이 나온다. 2㎚ 이하의 초미세공정도 당연히 대비해야 하지만, 현재 먹거리라고 할 수 있는 3㎚ 공정 등에서 수율(전체 생산품에서 양품이 차지하는 비율)을 높이는 양산 안정화가 더 중요하다는 것이다.

이에 대해 지난달 28일 삼성전자 1분기 실적발표회에서 강문수 삼성전자 파운드리사업부 부사장은 “4㎚ 공정은 초기 수율 램프업(장비 설치 후 양산까지 생산능력 증가를 의미)은 다소 지연됐지만, 조기 안정화에 주력해 현재는 예상된 수율 향상 곡선대로 진입한 상황이다”라며 “3㎚ 공정은 개발 체계 개선을 통해 단계별 개발 검증 강화로 수율 램프업 기간을 단축하고, 수익성을 높이는 동시에 공급 안정화를 추진하고 있다”고 했다. 강 부사장은 “앞으로 공정 개발 가속화를 위해 신규 연구개발(R&D) 라인 확보를 준비하고 있다”고 덧붙였다.

업계 관계자는 “파운드리 시장 점유율은 TSMC가 50% 이상을 차지하는 절대적인 사업자지만 10㎚ 이하 공정에서는 TSMC와 삼성전자의 점유율 차이가 전체에 비해 크지 않다”라며 “공정 선점과 양산 안정화가 중요한 첨단 파운드리 사업에서 삼성전자가 TSMC를 앞서 나가려면 특정 공정에서 확실하게 TSMC를 앞서가려는 노력이 필요할 것으로 보인다”고 했다.

박진우 기자(nicholas@chosunbiz.com)

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