[비즈니스포스트] 삼성전자 파운드리(반도체 위탁생산)가 2나노 공정에서 성능과 수율(완성품 비율)을 모두 잡으며, 선두인 TSMC 추격에 본격 나설 전망이다. 

특히 삼성전자가 자체 개발 2나노 모바일 프로세서(AP)인 ‘엑시노스2600’를 11월부터 본격 양산해 내년 초 출시할 스마트폰 갤럭시S26 시리즈에 탑재키로 결정하면서, 사실상 2나노 파운드리의 기술적 안정성 검증을 끝낸 것으로 평가된다.

이에 따라 글로벌 AP 설계 업체인 퀄컴, 미디어텍 등이 삼성의 2나노 파운드리 활용을 적극 검토할 것으로 전망된다. 또 테슬라 수주에 이어 미국 빅테크로부터 2나노 AI 칩 대형 수주도 본격적으로 타진할 것으로 예상된다.

21일 반도체 업계 취재를 종합하면 삼성전자는 11월부터 2나노 공정으로 갤럭시S26 시리즈에 탑재될 엑시노스2600 양산을 시작하며, TSMC의 첨단 파운드리 독주 체제 저지에 나선다. 

엑시노스2600은 성능 측면에서 기대 이상이라는 평가를 받고 있다.

회사 내부 테스트 결과, 엑시노스2600은 AI에 활용하는 신경망처리장치(NPU) 성능이 애플의 최신 칩 ‘A19 프로’ 대비 6배나 뛰어난 것으로 평가됐다. 중앙처리장치(CPU) 멀티코어 성능도 15%, 그래픽처리장치(GPU) 성능은 최대 75% 우수한 것으로 전해졌다.

실험실 성능이 실제 양산 때 성능과 완전히 일치하지는 않지만, 전작 대비 상당한 경쟁력을 갖춘 것은 확실해 보인다. 삼성전자 시스템LSI 사업부의 AP 설계 기술력 외에도 삼성 파운드리의 2나노 공정 기술력 중요한 역할을 담당한 것으로 분석된다.

2나노 공정은 수율 측면에서도 상당히 안정화됐다.

현재 수율은 50%를 넘기며 내부 수율 목표치의 85%를 달성한 것으로 추정되고 있으며, 내년 초 양산 수율 60% 이상 달성을 목표로 개선 작업을 진행하고 있다. 3나노에서 수율을 잡지 못해 엑시노스2500이 갤럭시S25에 들어가지 못했던 지난해와 대조적인 모습이다.

한진만 삼성전자 파운드리사업부장 사장은 엑시노스2600 생산을 발판으로 더 많은 대형 수주를 노릴 것으로 예상된다.

특히 그동안 TSMC의 첨단공정을 활용하던 AP 설계기업 미국 퀄컴과 대만 미디어텍이 삼성 2나노 활용 가능성을 검토할 가능성이 커 보인다.

퀄컴은 현재 ‘스냅드래곤8 엘리트 5세대’를 TSMC 3나노 공정에 맡겼으나, 동시에 삼성 파운드리 2나노 공정으로 제조한 버전의 샘플도 평가하고 있는 것으로 파악된다. TSMC의 3나노와 삼성전자의 2나노를 직접 비교해 보고 있는 것이다.
  대만 미디어텍이 차세대 AP ‘디멘시티9600’에 삼성전자를 고려할 수 있다는 분석도 나온다.

미디어텍은 당초 TSMC의 2나노 공정 기반으로 디멘시티9600을 생산한다는 계획을 세우고 있었다. 하지만 TSMC가 2나노 공정 가격을 3나노보다 약 50% 인상하면서 비용 부담을 줄이기 위한 ‘투 트랙’ 전략을 검토할 필요성이 커졌다.

TSMC의 2나노 공정은 웨이퍼 한 장당 3만 달러인 것으로 추정된다. 삼성전자 2나노 파운드리의 웨이퍼 가격은 경쟁사 대비 약 33% 할인된 2만 달러 수준인 것으로 알려졌다.

미국 IT매체 WCC테크는 “삼성전자의 첨단 공정 기술 발전은 퀄컴과 미디어텍이 재정적인 숨통을 트이게 해줄 수 있다”며 “TSMC가 가격 인상 정책을 멈출 기미를 보이지 않기 때문에, 이 두 칩셋 제조사는 새로운 파운드리 파트너(삼성전자)와 협력 관계를 구축할 수 있다”고 보도했다.

글로벌 파운드리 시장은 최근 TSMC의 압도적인 독주 체제가 이어지고 있다.

2025년 2분기 기준 삼성전자(7.3%)와 TSMC(70.2%)의 점유율 차이는 62.9%포인트로 역대 최대 수준까지 벌어졌다. 이는 3나노에서 수율, 대형 고객사 확보 등의 차이가 더 커졌기 때문이다.

하지만 삼성전자가 2나노 양산성과 성능을 입증한다면, 2026년부터는 본격적으로 격차를 줄여나갈 수 있을 것으로 예상된다.

반도체 업계 관계자는 “공개된 엑시노스2600의 성능은 기대 이상이고, 특히 2나노 공정을 통해 전성비(전력 대비 성능)에서 큰 개선이 있었던 것으로 보인다”며 “2나노 수율만 안정적으로 확보한다면, 삼성 파운드리가 테슬라 외에도 추가적으로 외부 대형 고객사를 확보할 가능성이 높아질 것”이라고 말했다. 나병현 기자