'파운드리 지각변동'···삼성전자, TSMC 일감 빼앗아올까

퀄컴, 차세대 스냅드래곤 TSMC→삼성전자로 교체 고려

2025년 2나노 도입···3나노 수율 개선에 2나노 전환 수월

TSMC 추격 미미하나···"수율 안정에 공급사 변경 가능성"

삼성전자가 퀄컴의 차세대 스냅드래곤을 2나노 공정을 통해 생산할 것이라는 분석이 나온다. 그래픽=이찬희 기자

삼성전자가 대만의 TMSC에 빼앗긴 파운드리(위탁생산) 일감을 탈환할 수 있다는 분석이 나온다. 삼성 파운드리 명성에 치명상을 안긴 퀄컴의 스냅드래곤이 대상이다. '발열' 문제로 양사의 '동맹'에 균열이 생긴 바 있는데 전문가들은 수율(완성품 중 양품 비율) 안정화에 따른 퀄컴의 전략적 선택이라고 보고 있다. 시간이 지날수록 미세공정 비중이 확대될 것으로 예상되는 만큼 삼성전자가 대형 고객사를 등에 업고 추격의 불씨를 살릴지 주목된다.

14일 해외 정보기술(IT) 매체 샘모바일에 따르면 퀄컴은 차세대 스냅드래곤 생산 기업을 TSMC에서 삼성전자로 변경하는 것을 고려하고 있다. 스냅드래곤은 스마트폰의 '두뇌' 역할을 하는 모바일 AP(애플리케이션 프로세서)를 뜻한다. 현재 퀄컴의 최신 칩인 '스냅드래곤8 3세대'는 TSMC가 전량 생산하고 있다.

삼성전자는 지난해 초 출시된 스냅드래곤8 1세대 제품을 4나노미터(1㎚=10억분의 1m) 공정으로 양산한 경험이 있다. 이를 전량 생산해 삼성전자의 5대 고객사 이름에 퀄컴이 올라가기도 했다. 하지만 해당 칩이 탑재된 갤럭시 S22에 발열 문제가 터지며 삼성 파운드리의 '신뢰' 문제로 연결돼 TSMC에 일감을 빼앗긴 바 있다.

삼성전자가 차세대 스냅드래곤을 수주하면 2나노(SF2) 파운드리 공정을 통해 양산할 예정이다. 앞서 삼성전자는 지난 6월 미국 실리콘밸리에서 '삼성 파운드리 포럼 2023'을 열고 오는 2025년부터 2나노 제품을 생산하겠다고 밝혔다. 먼저 모바일용 반도체를 생산한 이후 2026년부터 고성능컴퓨팅(HPC), 차량용 반도체로 2나노 도입을 확대한다는 계획이다.

삼성전자는 SF2 공정이 3나노 2세대(SF3) 공정보다 성능과 전력효율이 각각 12%, 25% 향상되고 면적은 5% 줄어든다고 밝혔다. 파운드리 산업은 반도체의 선폭이 좁을수록 고성능 제품으로 분류된다. 업계에선 삼성전자가 지난해 세계 최초로 도입한 GAA(게이트올어라운드·Gate All Around) MBCFET 구조의 수율 개선으로 2나노 전환이 수월할 것으로 보고 있다.

MBCFET은 전류가 흐르는 통로, 즉 채널을 얇고 넓은 모양의 나노시트 형태로 구현한 구조다. 통로가 넓어져 전류의 저항을 줄이고 더 많은 전류를 흐르게 한다. 또 AP는 CPU(중앙처리장치)와 GPU(그래픽저장장치) 등 다양한 칩을 하나로 모아 제작되기 때문에 각각의 성능에 맞게 전류를 통제해야 하는데 MBCFET은 기존 공정보다 이를 개선한 구조로 평가된다.

퀄컴의 일감을 탈환할 경우 삼성전자는 파운드리 역량을 크게 확대할 전망이다. 3나노를 먼저 도입했어도 TSMC와의 격차가 좁혀지지 않는 배경에는 대형 고객사의 부재가 꼽히기 때문이다. 시장조사업체 트렌드포스가 집계한 올해 3분기 삼성전자의 파운드리 점유율은 12.4%로 전 분기 대비 0.7%포인트 늘었으나 TSMC와 점유율 격차는 44.7%에서 45.5%로 확대됐다.

삼성전자의 파운드리 생산 규모는 TSMC 대비 약 3분의 1 수준인 것으로 알려져 '물량'으로 따라잡기 쉽지 않은 상황이다. 다만 전체 파운드리 공정에서 미세공정 비중이 확대되는 만큼 삼성전자도 기회를 엿볼 수 있다는 분석이다. 시장조사업체 옴디아는 올해 8%에 그쳤던 3나노 생산 비중이 내년에는 17.1%, 2026년에는 24.4%까지 확대될 것으로 내다봤다.

강성철 한국반도체디스플레이학회 선임연구위원은 "퀄컴으로선 안정적인 수급과 비용을 아끼기 위해 공급업체를 다변화하는 것이 중요할 것"이라며 "삼성전자의 3나노 공정에 대한 의구심으로 일감을 TSMC에 맡겼으나 수율이 안정화돼 있다고 판단해 공급업체 변경을 결정할 수 있다"고 말했다.