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삼성·TSMC 간 점유율 격차 지속 감소…지난해 3분기 45.5%p 차
‘반도체 초격차 전략’ 삼성, GAA 기반 3나노 등 선단 공정 선도
최근 3나노 2세대 공정 시제품 생산…6개월 내 수율 60%↑ 포부
내년 TSMC 추격 원년 될 듯…첨단 2nm 양산해 TSMC 따라잡기

반도체 초격차 전략에 박차를 가하고 있는 삼성전자가 글로벌 파운드리(반도체 위탁 생산) 시장 1위인 대만 TSMC와의 격차를 빠르게 줄여 나갈 것이라는 분석이 나왔다. 삼성은 GAA(게이트올어라운드) 기반 선단 공정에서의 경쟁력을 제고해 수년 내 TSMC를 따라잡는다는 포부다.

17일 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 지난해 3분기 기준 TSMC의 글로벌 파운드리 시장 점유율은 57.9%로 집계됐다. 

이는 직전 분기인 2분기 56.4%보다 1.5%p 증가한 수치다. 그러나 같은해 1분기 60.2%까지 치솟았던 것과 비교하면 TSMC의 입지는 다소 약화된 상태다.

반면 2위 삼성전자는 점유율 확대 흐름을 이어 갔다. 지난해 1분기 9.9%였던 삼성의 글로벌 파운드리 시장 점유율은 2분기 11.7%로, 1.8%p 오른 데 이어 3분기엔 0.7%p 증가한 12.4%를 기록했다.

이에 양사 간 점유율 격차는 줄어들고 있다. 지난해 1분기 양사의 점유율 격차는 무려 50.3%p 였지만 2분기엔 44.7%p로 크게 감소했다. 다만 3분기에는 45.5%p로 소폭 상승했다.

점유율 격차가 여전히 40%p대를 기록하고 있지만 삼성전자가 TSMC와의 간극을 좁혀 나가고 있다는 점은 상당히 고무적이다.

시장에서는 이재용 삼성전자 회장의 반도체 초격차 전략이 서서히 빛을 발하고 있다는 평가를 내놓고 있다.

이 회장은 반도체 분야에서 초격차 전략을 천명하고, 파운드리 선단 공정 구축에 대규모 투자를 추진해 왔다. 2019년 4월 이 회장은 ‘시스템 반도체 비전 2030’을 통해 “메모리 반도체에 이어 파운드리를 포함한 시스템 반도체에서도 확실히 1등을 하겠다”고 선언한 바 있다. 그는 이어 “2030년까지 시스템 반도체 생산 및 연구개발(R&D)에 133조원을 투자해 전 세계 파운드리 업계 1위인 TSMC를 넘어서겠다”고 강조했다.

이 회장의 강한 의지는 현실화하고 있다. 삼성전자는 2022년 6월 세계 최초로 GAA 기술을 적용한 3나노 반도체를 양산하면서 존재감을 과시했다. 이는 같은해 12월 3나노 생산에 돌입한 TSMC보다 반년 가량 앞선 것이다.

경계현 삼성전자 DS(디바이스솔루션) 부문장 사장도 2022년 7월 3나노 양산 출하식에서 “삼성전자가 파운드리 사업에 한 획을 그었다”며 “핀펫 트랜지스터가 기술적 한계에 다다랐을 때 새로운 대안이 될 GAA 기술의 조기 개발에 성공한 것은 무에서 유를 창조하는 혁신적인 결과”라고 자평하기도 했다.

수율 측면에서는 삼성이 TSMC를 앞서고 있다. 현재 삼성의 3나노 수율은 60~70%로, TSMC의 55%보다 높다. 첨단 공정인 3나노 기술은 매우 까다로운 것으로 정평이 나 있다. 

삼성전자는 TSMC보다 비교적 안정화된 수율을 앞세워 3nm 공정 부문을 선도하고 있다고 자신하기도 했다. 삼성은 지난해 4월 열린 1분기 실적 콘퍼런스콜에서 “3나노 공정을 안정적인 수율로 양산하고 있다”며 “고객들이 3나노 파운드리를 평가하고, 테스트 칩을 제작하는 곳도 있다”고 강조했다.

최근엔 3나노 2세대 공정으로 시제품을 생산하고 있는 것으로 알려졌다. 삼성은 칩 성능, 신뢰성 등을 테스트해 6개월 내에 3나노 2세대 공정 수율을 60% 이상으로 끌어올린다는 방침이다.

3나노 2세대 공정이 안정적인 수율을 확보할 경우 TSMC에 빼앗겼던 고객사를 다시 되찾아 올 수 있을 것으로 기대를 모은다.

삼성의 반도체 초격차 전략이 효과를 나타내고 있는 가운데, 내년이 TSMC 추격의 원년이 될 것이란 관측도 나왔다. 김동원 KB증권 연구원은 “삼성 파운드리의 경우 내년을 기점으로 TSMC와 간극을 줄여나갈 것이다”며 “2025년 양산 예정된 2nm 공정을 통해 TSMC와의 격차를 점차 축소해 나갈 것으로 예상된다”고 말했다.

그러면서 “2nm 공정부터 GAA 기술 적용에 따른 변곡점이 발생할 것이다”며 “3nm GAA를 이미 적용해 기술 완성도를 높인 삼성전자가 GAA 공정 안정성 측면에서 상대적 우위에 있기 때문이다”고 설명했다.

2028년께 삼성전자의 글로벌 파운드리 시장 점유율이 약 24.0%로 치솟을 것이라는 분석도 제기됐다. 이는 지난해 3분기 12.4% 대비 두배가량 증가한 수치다.

김 연구원은 “삼성 파운드리는 올해와 내년 AI(인공지능) 반도체 주문 증가와 2나노 기술 경쟁력 부각 등으로 점유율 회복이 시작될 전망이다”며 “올해 온디바이스(On device) AI 확산 영향으로 AI PC와 AI 스마트폰 출하량이 확대되고, 내년에 GAA 기반 2나노 공정 우위를 확보한다면 삼성전자의 글로벌 시장 점유율은 대폭 늘어날 것이다”고 밝혔다.

이어 “실제로 삼성 파운드리의 경쟁력을 확인한 미국과 중국, 일본 등 전 세계 팹리스(반도체 설계) 업체들은 선단 공정에 기반을 둔 AI(인공지능) 가속기와 AI 반도체를 생산하기 위해 삼성전자에 러브콜을 앞다퉈 보내고 있는 상황이다”고 덧붙였다.

업계는 선단 공정 경쟁에서 TSCM에 경쟁 우위를 점하고 있는 삼성전자가 향후 글로벌 고객사들을 빠르게  흡수할 것으로 기대하고 있다. 이를 통해 TSMC를 따라잡겠다고 선언한 삼성전자가 추격의 속도를 올리고, 글로벌 파운드리 시장 점유율을 확대할 수 있을지 주목된다.

경 사장은 지난해 5월 대전 한국과학기술원(KAIST)에서 열린 강연에서 “고객사 이름을 밝힐 수는 없지만 GAA 기술 기반 3나노 공정에 대한 고객들의 반응이 매우 좋다”며 “5년 안에 TSMC를 따라잡겠다”고 선언했다.

[CEO스코어데일리 / 오창영 기자 / dongl@ceoscore.co.kr]