[비즈니스포스트] “4나노 파운드리(반도체 위탁생산)의 공정 수율을 알고 싶다.”

삼성전자의 한 소액주주가 주주총회에서 경계현 삼성전자 DS부문장 겸 대표이사 사장에게 던진 질문이다.

삼성전자 '500만' 주주들에게 파운드리를 비롯한 시스템반도체 사업은 삼성전자 성장성을 좌우할 핵심 요소로 꼽힌다. 그런 만큼 삼성전자가 정체된 시스템반도체사업에서 어떻게 돌파구를 찾아 나갈지를 놓고도 관심이 뜨겁다.

18일 전자업계에 따르면 삼성전자 주식을 보유한 이른바 ‘동학 개미’들이 삼성전자의 경영 상황 가운데 가장 궁금해 하는 분야로 파운드리 등 삼성전자의 시스템반도체사업으로 꼽힌다.

2021년부터 ‘10만 전자(삼성전자 주식 10만 원)’가 될 수 있다고 주장했던 전문가들이나 증권사 연구원이 들었던 가장 중요했던 근거가 삼성전자 시스템반도체사업의 성장성이었기 때문이다.

삼성전자는 메모리사업부가 주력이기는 하지만 메모리반도체 수요는 경기에 민감한 성격이 있고 성장성에도 한계가 있다는 평가가 많다.

반면 시스템반도체(비메모리) 시장은 상대적으로 경기에 덜 민감하고 성장성은 더 부각되고 있다.

이에 따라 삼성전자도 2017년 시스템LSI사업부를 반도체 설계를 담당하는 팹리스와 파운드리(반도체 위탁생산)로 분리하는 등 시스템반도체사업 확대에 본격적으로 나서기 시작했다.

하지만 많은 기대를 받던 파운드리사업부와 관련해 부정적인 이야기가 돌기 시작했다.

해외 언론 등을 통해 삼성전자의 최신 4나노 공정 수율(결함이 없는 합격품의 비율)이 경쟁사인 TSMC에 한참 못 미친다는 소식이 전해진 것이다.

또 기대에 못 미치는 수율 때문에 고객사인 퀄컴이 차기 모바일프로세서(AP)인 ‘스냅드래곤 8 1세대+(플러스)’의 생산을 삼성전자가 아닌 TSMC에 맡겼다는 보도가 흘러나오면서 삼성전자의 파운드리사업에 뭔가 문제가 생긴 것 아니냐는 소액주주들의 걱정이 커졌다.

게다가 삼성전자는 2022년 상반기 안에 최첨단 3나노 공정 기반의 반도체까지 양산하겠다는 계획을 발표했기 때문에 그보다 한 단계 아래 단계인 4나노의 수율이 떨어진다는 소식은 더욱 심각하게 받아들여졌다.

경계현 사장은 우선 회사 안팎에서 나오는 우려를 해소하는 데 초점을 맞추고 있다,

경 사장은 16일 주주총회에서 “5나노 이하 공정이 초기에는 램프업(장비 설치 뒤 본격 양산까지 생산능력을 높이는 것)에 시간이 걸렸다”며 “점진적으로 수율을 개선해 안정화하는 단계에 접어들고 있다”고 주주들을 안심시켰다.

일반적으로 반도체 공장은 최적화된 설비를 구축하고 알맞은 제조 환경을 조성하는 데 수많은 미세한 조정이 필요하기 때문에 수율을 일정 수준까지 끌어올리려면 많은 시간이 걸린다.

삼성전자는 파운드리사업부 정기감사를 통해 4나노 공정의 수율 문제를 들여다보고 있다.

반도체업계의 한 관계자는 “삼성전자의 반도체 수율과 관련된 이야기가 주로 대만 언론에서 나오고 있는데 삼성전자와 TSMC가 경쟁관계라는 점을 고려하면 한번 걸러서 들을 필요가 있다”며 “대만 언론에서 주장하는 것보다는 삼성전자 파운드리의 수율이 높은 수준인 것으로 알고 있다”고 말했다. 경 사장은 현재 시스템LSI사업부가 담당하고 있는 모바일프로세서(AP)도 문제의 원인을 파악하고 있는 것으로 알려졌다.

삼성전자가 새 프리미엄 스마트폰 갤럭시S22에 탑재한 엑시노스2200은 GPU(그래픽처리장치)에서 큰 폭의 성능 향상이 있었으나 CPU(중앙처리장치)는 전작인 엑시노스2100보다 5%만 좋아진 것으로 전해졌다.

특히 발열 문제를 해소하는 데 실패해 소비자들로부터 좋지 못한 평가를 받고 있다.

엑시노스2200의 발열이 심한 것은 크게 ARM이 담당한 반도체 구조방식(아키텍처)와 삼성전자가 맡은 설계, 제조 가운데 한 곳에 책임이 있을 것으로 추정된다. 설계나 제조에 결함이 있다면 삼성전자는 이번에 실시한 감사를 통해 문제를 발견해 해결책을 강구할 것으로 예상된다.

만약 ARM의 아키텍처에 문제가 있다면 삼성전자로서는 대안을 찾을 것으로 보인다.

현재 삼성전자와 퀄컴 등은 ARM 아키텍처 기반으로 AP를 만들고 있다.

ARM 아키텍처의 대안으로는 미국 반도체 설계 스타트업인 ‘사이파이브’의 리스크파이브(RISC-V) 아키텍처가 거론되고 있다.

사이파이브는 2019년 대규모 투자금을 유치했는데 삼성전자를 포함해 인텔, AMD, 퀄컴 등 글로벌 반도체 기업들이 공동으로 6500만 달러를 투자했다. 최근 추가 자금을 확보했고 기업공개(IPO)까지 추진하고 있다.

삼성전자 관계자는 "삼성전자가 직접 투자한 것은 아니고 벤처캐피털 삼성벤처투자(SVIC)를 통해 사이파이브 투자에 참여했다"며 "ARM의 경쟁업체로 사이파이브가 부각되고 있다"고 말했다. 나병현 기자