'AI 반도체 시장 선점하자'…최첨단 파운드리 경쟁 치열(종합)

삼성전자, Arm과 GAA 공정 협력…인텔, 첫 파운드리 행사에 올트먼 등판

TSMC, 3나노 공정 증설…2026년까지 세계 파운드리 연평균 14% 성장 전망

삼성전자 화성캠퍼스 [삼성전자 제공. 재판매 및 DB 금지]

(서울=연합뉴스) 김아람 기자 = 최첨단 파운드리(반도체 수탁생산) 공정 기술 선점을 둘러싼 글로벌 반도체 업계의 경쟁이 치열하다.

특히 수요가 급증하는 인공지능(AI) 반도체 시장 선점을 위해 업체들은 강력한 파트너와 연합전선을 구축하며 경쟁력 강화에 나서고 있다.

◇ 삼성전자, Arm 협력강화로 '최첨단 GAA 파운드리' 경쟁력 제고

삼성전자는 영국 반도체 설계업체 Arm(암)의 차세대 시스템온칩(SoC) 설계 자산을 자사의 최첨단 게이트올어라운드(GAA) 파운드리 공정에 적용하기로 했다고 21일 밝혔다.

Arm은 최근 실적 발표 이후 AI 반도체 성장 기대에 힘입어 반도체 업계에서 주목받는 기업 중 하나다.

삼성전자는 10년 이상 Arm과 협력 관계를 이어왔다.

삼성전자는 2022년 6월 세계 최초로 차세대 트랜지스터인 GAA 구조를 적용한 3나노(㎚·10억분의 1m) 공정 양산을 시작했다. 세계 파운드리 1위인 대만 TSMC가 양산하는 3나노는 기존 핀펫(FinFET) 트랜지스터 구조다.

삼성전자는 GAA 공정으로 안정적인 3나노 양산과 2나노 개발을 지속해 AI 가속기 등 빠르게 성장하는 응용처의 매출 비중을 확대해나간다는 방침이다.

김동원 KB증권 연구원은 "최근 삼성 파운드리에는 AI 가속기 및 AI 주문형 반도체(NPU) 생산을 위한 글로벌 파운드리 업체들의 문의가 급증하고 있다"며 "선단 공정의 선택지가 제한적인 상태에서 GAA 공정 안정성 측면에서 삼성이 TSMC 대비 상대적 우위에 있기 때문"이라고 설명했다.

최근 삼성전자는 인간 지능에 가까운 범용 인공지능(AGI) 전용 반도체를 만들기 위해 미국 실리콘밸리에 AGI 반도체 개발 조직 'AGI컴퓨팅랩'도 신설했다.

삼성전자가 최근 영입한 구글 텐서처리장치(TPU) 개발자 출신 우동혁 박사가 리더를 맡아 조직을 이끈다.

인텔 [로이터=연합뉴스]

◇ 후발주자 美 인텔의 추격…파운드리 행사에 올트먼 참석

파운드리 후발주자인 미국 인텔도 파운드리 육성에 속도를 내고 있다. 인텔은 2021년 3월 파운드리 사업 재진출을 공식화한 이후 대대적인 투자 계획을 잇달아 발표한 바 있다.

인텔은 파운드리 서비스(IFS)의 공정 기술 로드맵 등 운영 전략과 포트폴리오를 소개하는 '다이렉트 커넥트' 행사를 올해 처음 개최한다.

21일(현지시간) 미국 캘리포니아 새너제이에서 열리는 이번 행사에는 자체 AI 칩 개발을 추진 중인 오픈AI의 샘 올트먼 최고경영자(CEO)도 참석한다.

오픈AI가 자체 AI 반도체 개발을 위해 최근 글로벌 반도체 업계와 폭넓게 접촉하면서 'AI 반도체 동맹' 구축에 나서고 있어 올트먼의 등판이 더욱 관심을 끈다.

AI 반도체 생산을 위해 7조달러(약 9천300조원) 투자 유치에 나선 올트먼은 이번 인텔 행사에서 AI 분야에서 반도체의 중요성을 언급할 것으로 알려졌다.

TSMC 공장 [촬영 김철문]

◇ 파운드리 1위 TSMC, AI 수요 맞추기…SK하이닉스와 'AI동맹' 가능성도

파운드리 1위 TSMC 역시 AI 수요 증가에 발맞춰 적극적으로 대응하고 있다.

TSMC는 애플 등 주요 고객사의 AI와 고성능컴퓨팅(HPC) 관련 수주 증가에 대응하기 위해 올해 3나노 제조 공정을 대규모로 증설하기로 했다.

올해 연말까지 3나노의 증설을 완료하면 웨이퍼의 연 생산량이 작년 6만장에서 10만장 이상으로 늘어날 전망이다.

TSMC는 AI용 고대역폭 메모리(HBM) 강자인 SK하이닉스와 'AI 동맹'을 맺어 HBM 생산 공정에 협력할 가능성도 거론되고 있다.

◇ "파운드리 시장 연평균 14% 성장할듯"…3나노 이어 2나노 경쟁 예고

이처럼 파운드리 업계가 AI 반도체 기술 개발과 투자에 적극적으로 나서는 배경에는 AI 기기 증가에 따른 파운드리 수주 확대와 시장 성장이 있다.

시장조사기관 옴디아는 2023년부터 2026년까지 전 세계 파운드리 시장의 성장률을 연평균 13.8%로 예상했다.

파운드리 시장 성장은 현재 세계에서 TSMC와 삼성전자만 양산 가능한 5나노 이하 최첨단 공정이 이끌고 있다.

5나노 이하 공정 매출은 지난해 전체 파운드리 매출의 24.8%였으나, 2026년에는 41.2%까지 오를 전망이다.

특히 현재 가장 앞선 양산 기술인 3나노 매출 비중은 2023년 8%에서 2026년 24.4%로 늘고, 3나노의 연평균 매출 성장률은 64.8%에 이를 것으로 옴디아는 내다봤다.

3나노를 양산 중인 TSMC와 삼성전자는 모두 2025년 양산을 목표로 2나노 기술 개발에 박차를 가하고 있다.

rice@yna.co.kr

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