삼성전자, 흑역사 '4나노' 반전…TSMC 추격 발판 만들까

"삼성전자 4나노 기반 파운드리 공정 수율 개선"

수율 개선에 고객사 확보 기대…TSMC 맹추격

[평택=뉴시스] 전신 기자 = 윤석열 대통령과 조 바이든 미국 대통령이 20일 경기 평택 삼성전자 반도체 공장을 방문했다. 사진은 윤 대통령과 바이든 대통령이 차세대 GAA(Gate-All-Around) 기반 세계 최초 3나노 반도체 시제품에 사인한 모습. 2022.05.20. [email protected]

[서울=뉴시스]이인준 기자 = 삼성전자의 '흑역사' 중 하나로 꼽히는 4나노미터(㎚·10억분의 1m) 기반 파운드리(반도체 위탁생산) 공정이 수율(결함 없는 합격품의 비율)이 눈에 띄게 개선됐다는 평가가 나온다.

삼성전자는 5나노 이하 공정에서 대만의 TSMC에 밀리는 양상이었지만 최근 4나노의 차세대 공정이 안정적인 수율을 보이며 격차를 좁힌 것으로 보인다.

19일 업계에 따르면 최근 정보기술(IT) 팁스터(정보유출자) '레베그너스(Revegnus)'는 애플의 경영진 미팅 회의록을 인용하며 "4나노에서 삼성전자와 TSMC의 수율은 거의 같을 것으로 예상된다"고 언급했다.

삼성전자에 있어 4나노 공정은 '아픈 손가락'으로 평가 받아왔다. TSMC와의 대결에서 사실상 완패했다는 평가를 받기 때문이다.

삼성전자는 2020년 9월 5나노 공정 양산을 시작한 이래 줄곧 수율 논란에 시달리다, 4나노에 이르러 주요 고객사인 퀄컴이 모바일 칩 '스냅드래곤8‘의 2세대 제품의 생산을 TSMC로 전환하는 악재가 터지기도 했다.

심상필 삼성전자 파운드리사업부 부사장도 지난해 기관투자가 대상 사업설명회에서 "4~5나노 공정에서 TSMC에 뒤처진 것이 사실"이라고 인정할 정도다.

달라진 삼성 파운드리…분위기 반전 노린다

하지만 올 들어 분위기가 달라졌다. 삼성전자는 올해 초 2022년도 사업보고서를 통해 "4나노 2·3세대의 안정적인 수율을 확보했다"며 수율 개선 노력에 성과가 있었다고 밝혔다. 이어 TSMC를 따라잡았다는 업계 평가까지 받으며 반전을 노리는 상황이다.

삼성전자는 수율 개선을 기반으로 고객 수를 점차 늘려가고 있다. 삼성전자는 올해 가을 출시 예정인 구글 스마트폰 픽셀8에 들어가는 '구글 텐서(Tensor) 3' 칩을 3세대 4나노 공정으로 생산할 것으로 알려졌다. 또 5나노 공정도 앞서 미국 암바렐라의 자율주행차 반도체 생산을 수주하며, '흑역사' 지우기에 나서고 있다.

3나노 파운드리 양산에 참여한 파운드리사업부, 반도체연구소, 글로벌 제조&인프라총괄 주역들이 손가락으로 3을 가리키며 3나노 파운드리 양산을 축하하고 있다.   *재판매 및 DB 금지

업계에 따르면 4~5나노 공정이 TSMC 전체 매출에서 차지하는 비중은 32%로, 가장 많다. 특히 4나노는 TSMC와 삼성전자가 3나노와 함께 미국 시장 고객을 겨냥해 가장 공들이는 공정이기도 하다. 삼성전자는 올해 상반기 4나노 2·3세대 공정 양산에 들어가며 본격적인 추격전을 벌일 전망이다.

4나노 맹추격 통해 3나노 승기 잡을까

삼성전자가 4나노 수율 정상화에 성공하면서 3나노 이하 공정에서도 추격의 전기를 마련할 것이라는 기대감이 커진다.

삼성전자가 세계 최초로 3나노 공정 양산을 시작했지만, TSMC는 파운드리 업계 최대 고객인 애플의 일감을 따내는 등 수주 경쟁에서 앞서고 있다는 평이다.

다만 TSMC도 애플이 IT 수요 침체 우려로 주문량을 줄이는 등 고전이 불가피한 양상이다. 골드만 삭스는 3나노 공정이 올해 TSMC 전체 매출의 차지하는 비중이 약 7%에 불과할 것으로 예측했다.

이런 가운데 내년 TSMC와 삼성전자 모두 3나노 2세대 공정 양산에 들어가며 본격적인 경쟁에 들어갈 전망이다.

삼성전자는 TSMC에 앞서 세계 최초로 차세대 트랜지스터 구조인 게이트올어라운드(GAA) 기술을 적용해 전력 효율을 높인 것이 강점이다. 반면 TSMC는 양산 경험과 기술 노하우를 갖춘 기존의 핀펫(FinFET) 구조를 3나노 공정에 적용해 안정성이 높다는 평가를 받는다.


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