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삼성전자 파운드리서 구글도 이탈, 첨단 미세공정 개선 급선무로 떠올라

김바램 기자 wish@businesspost.co.kr 2024-05-27 16:12:29
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[비즈니스포스트] 삼성전자의 주요 파운드리(반도체 위탁생산) 고객사인 구글이 첨단 미세공정으로 제조되는 텐서G 시리즈의 차기 모델 생산을 TSMC에 맡긴 것으로 전해졌다. 

구글의 고객사 이탈은 삼성전자 파운드리의 경쟁력 약화로 이어질 수 있다.
 
삼성전자 파운드리서 구글도 이탈, 첨단 미세공정 개선 급선무로 떠올라
▲ ​ 삼성전자의 주요 파운드리(반도체 위탁생산) 고객사였던 구글이 이탈한 것으로 알려지면서 첨단 공정에 대한 신뢰도 개선이 중요한 문제로 떠오르고 있다. <그래픽 비즈니스포스트>

삼성전자는 3나노 이하 첨단 미세공정을 개선해 고객사들의 의구심을 잠재우는 것이 시급해졌다.

27일 반도체업계 취재를 종합하면 삼성전자 파운드리의 3나노 공정을 향한 일부 대형 고객사들의 걱정이 여전히 크다는 분석이 나온다.

앞서 해외 IT매체 안드로이드 오소리티는 25일 ‘인도 수입 상세 거래 기록’을 인용해 구글의 텐서G5 제조사가 TSMC인 것을 확인했다고 보도했다. 

이 문서에 따르면 구글은 최근 인도에 위치한 반도체 테스트 업체에 ‘텐서G5’로 추정되는 제품을 공급하며 관련 내용을 현지 무역당국에 신고했다. 텐서G5는 3나노 공정으로 제작되는 모바일용 애플리케이션 프로세서(AP)로, 구글이 내년에 출시하는 차세대 스마트폰 픽셀10 시리즈에 탑재된다.

2021년에 처음 공개된 텐서G 시리즈는 그동안 삼성전자가 제조를 맡아왔지만 내년부터는 협력을 중단하고 TSMC와 손을 잡을 것이라는 관측이 많았는데, 그 정황이 파악된 셈이다.

안드로이드 오소리티는 구글이 TSMC로 위탁생산 업체를 변경한 것을 두고 “구글은 삼성전자와 협력으로 시간과 인력을 절약할 수 있었지만 기술적 한계를 안고 있었다”며 “TSMC 파운드리가 삼성전자보다 훨씬 우월하기 때문”이라고 분석했다.

구글이 이탈하면서 삼성전자 파운드리의 첨단 공정 경쟁력를 향한 고객사들의 의구심은 더욱 커질 수 있다.

텐서G 칩이 탑재된 구글의 픽셀 시리즈는 동급 기기보다 발열이 심하고 전력효율성이 낮다는 평가를 받았다. 반도체업계 일각에선 텐서G 칩이 삼성전자 파운드리에서 제조됐다는 점을 그 원인으로 꼽았다.

과거에도 삼성전자 파운드리가 제조한 반도체는 유사한 논란을 겪은 적이 있다.

삼성전자는 2021년 12월 출시된 퀄컴의 스냅드래곤8 1세대의 생산(4나노)을 맡았다. 하지만 이 AP가 탑재된 스마트폰이 발열문제를 일으키자 퀄컴은 차기 스냅드래곤8 시리즈의 위탁생산을 모두 TSMC에 맡겼다.
 
삼성전자 파운드리서 구글도 이탈, 첨단 미세공정 개선 급선무로 떠올라
▲ 구글의 자체 개발 '텐서' 프로세서 이미지. <구글>

퀄컴으로부터 겪었던 고객사 이탈을 구글에서도 동일하게 경험하고 있는 셈이다. 

삼성전자는 3나노 공정부터 적용하는 게이트올어라운드(GAA) 기술을 개선하며 반전을 모색하고 있다.

GAA는 반도체 구성요소인 트랜지스터에서 채널과 게이트가 4면에서 맞닿게 하는 기술이다. 채널과 게이트 접촉면이 3면에 그치는 기존 ‘핀펫’ 방식보다 전력효율과 성능을 개선할 수 있다.

TSMC는 2025년 2나노 공정부터 GAA를 적용한다는 방침이지만 삼성전자는 3나노부터 적용하고 있다. 삼성전자는 TSMC보다 앞서 GAA를 활용해 더 오랜 기간 기술적 노하우를 쌓아온 만큼 2나노에서 TSMC를 추격할 수 있다고 자신하고 있다. 

일반적으로 반도체 공장은 최적화된 설비를 구축하는 데 수많은 미세한 조정이 필요해 알맞은 제조환경을 구축하기까지 오랜 시간이 걸린다. 팹리스 각각의 설계도마다 적합한 미세 조정을 시도하면서 공정 노하우를 축적해야 한다. 게다가 기술 난이도가 높은 GAA는 단기간에 완성도를 높이기 어려운 것으로 평가된다. 

삼성전자 파운드리는 올해 출시되는 스마트워치 ‘갤럭시워치7′과 내년에 출시되는 갤럭시S25에 탑재되는 AP인 엑시노스 물량을 제조한다. 이들 제품이 안정적 수율과 성능을 발휘한다면 일각에서 나오는 걱정을 떨칠 수 있을 것으로 전망된다.

삼성전자는 TSMC와 점유율 격차가 벌어지고 있어 2나노 경쟁력을 증명해야 할 필요성이 더해지고 있다.

TSMC는 올해 1분기 시장점유율이 전 분기 대비 61%에서 62%로 소폭 증가했다. 반면 삼성전자는 14%에서 13%로 감소하면서 점유율 격차가 47%포인트에서 49%포인트로 증가했다.

최근 인공지능(AI) 시장의 가파른 성장과 함께 AI 반도체 수요가 커지고 있지만 동시에 TSMC와 경쟁부담은 커지고 있다.

노근창 현대차증권 연구원은 “삼성전자 파운드리는 4나노 이하 선단 공정에서 여전히 가동률이 낮아, 2024년 수익성 회복에 난관이 많을 것”이라며 “신규 거래선 확대를 통해 의미 있게 흑자 전환하는 것이 필요하다”고 분석했다. 김바램 기자

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