삼성도, 인텔·TSMC도 결론은 파운드리 ‘생태계’

[테크월드뉴스=양승갑 기자] 삼성전자는 지난 27~28일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 ‘삼성 파운드리 포럼 2023’을 개최하며 파운드리 사업 경쟁력을 강화하겠다고 밝혔다. 삼성전자가 제시한 전략은 최첨단 2나노(nm) 공정의 응용처 확대와 평택 3라인 파운드리 제품 양산이다. 특히 글로벌 IP 파트너·팹리스 지원을 통해 파운드리 생태계를 확대하겠다고 강조했다.

▶ 삼성, TSMC·인텔  3社 모두 ‘파운드리 생태계’ 구축 잰걸음

삼성전자는 글로벌 IP 파트너와 팹리스 지원을 위해 ‘최첨단 패키지 협의체 MDI(Multi Die Integration) Alliance’ 출범을 계획하고 있다. 메모리, 패키지 기판, 테스트 분야 기업과 협업하며 이른바 ‘비욘드 무어 시대’를 선도한다는 전략이다.

이를 위해 2.5D/3D 이종집적 패키지 기술 생태계 구축으로 적층 기술에서의 전문성 강화를 꾀한다. 또한 고성능 컴퓨팅(HPC), 오토모티브 등 응용처 별 차별화된 패키지 솔루션을 개발하면서 파트너사의 요구에 대응할 예정이다.

관련 업계에서는 파운드리 경쟁력 강화를 위한 요소 중 하나로 유기적인 반도체 생태계 구성을 꼽기도 한다. 파운드리 부문 업계 1위 대만 TSMC는 일찍부터 가치사슬파트너사라고 불리는 ‘VCA(Value Chain Aggregator)’ 협력체를 구성하며 반도체 생태계를 구축하는 데 집중했다.

현재 TSMC는 알칩, GUC, IMEC, ICC 등 다양한 기관과 협력하며 전문성을 강화하고 있다. 지난 2018년에는 국내 주문형반도체 디자인솔루션 전문 기업 에이직랜드를 VCA에 확보하기도 했다. 대만반도체산업협회(TSIA)는 대만 반도체 생태계를 두고 “디자인하우스, 제조, 패키징 및 테스트, 기판 공급업체, 웨이퍼 등 반도체 각 분야 기업이 서로 협력하고 있다”고 전한 바 있다.

이런 성과를 기반으로 TSMC는 AMD, 애플, 엔비디아, 퀄컴 등 주요 기업을 고객사로 확보했으며 업계에 알려진 고객사의 수만 해도 500여개가 넘는다.

삼성을 제치고 파운드리 시장 2위를 목표로 선언한 인텔 역시 파운드리 생태계 마련에 속도를 올리고 있다. ‘IDM 2.0’ 비전이 그 중심이다. 지난 22일 인텔은 전략의 핵심으로 ‘내부 파운드리 모델’을 꼽았다. 공정 기술에서 전문성을 높이고, 타사 파운드리를 적극 활용해 세계적 수준의 파운드리 생태계를 구축한다는 계획이다.

또한 인텔은 x86 및 오픈소스 반도체 ‘RISC-V’ IP 생태계 조성을 통해 빅테크 기업을 락인(Lock-in)하겠다고 밝힌 바 있다.

삼성전자가 ‘MDI Alliance’를 통해 파운드리 생태계를 강화하려는 점도 같은 맥락으로 풀이된다. 강점을 가지는 미세공정 기술에 더해 클라우드, DSP(디자인솔루션파트너), EDA(전자설계자동화), OSAT(후공정) 등 파트너사 역량 활용으로 파운드리 경쟁력 확보에 나선다는 계획이다.

▶ 2025년 2나노 양산 목표…다시 불붙는 선단경쟁

삼성전자는 2나노 양산에 대한 계획도 밝혔다. 2025년 모바일향 중심으로 2나노 공정을 양산하고, 2026년 고성능 컴퓨팅향 공정, 2027년 오토모티브향 공정으로 확대한다는 목표다. 삼성전자에 따르면 2나노 공정은 3나노 공정 대비 성능 12%, 전력효율 25% 향상, 면적 5% 감소가 가능하다.

업계에서는 차세대 첨단 파운드리 주도권 확보를 위한 요소로 2나노 시장 선점을 이야기하기도 한다. 반도체 회로의 선폭이 좁아질수록 같은 공간에 더 많은 설계를 할 수 있어 더 빠른 연산과 처리 속도, 컴퓨팅 능력 등 제품 생산성을 높일 수 있는 이유에서다.

특히 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 자율주행차 등 최첨단 IT 기술의 수요가 지속해서 증가할 것으로 예상되는 가운데, 아직 TSMC·삼성전자 이외 다른 기업의 최선단 나노 공급에 대한 참여는 활발하지 않다. 시장 선점은 기업의 성장에 크게 기여할 것으로 예측된다.

시장조사기관 옴디아에 따르면 3나노 이하 공정의 매출 규모는 2023년 84억 5000만 달러(약 11조 원)에서 2026년 381억 8000만 달러(약 50조 원)로 증가하는 만큼, 2나노 공정은 현재 삼성전자뿐만 아니라 업계 1위 TSMC가 목표하는 분야이기도 하다.

▶ ‘쉘퍼스트’ 통한 안정적 수요 확보·고객 서비스 지원

제품 양산을 위한 기반 시설 마련에도 힘을 쏟고 있다. 이를 위해 클린룸을 선제적으로 건설하고, 안정적인 생산 능력을 확보하는 쉘퍼스트 전략을 추진한다.

삼성전자는 하반기 평택 3라인에서 모바일 등 다양한 응용처의 파운드리 제품을 본격 양산할 계획이다. 현재 하반기 완공을 목표로 건설 중인 미국 테일러 1라인을 내년 하반기 본격적으로 가동할 예정이다. 국가산업단지로 조성 중인 용인에도 생산거점을 확대한다는 목표다.

또한 반도체 품질에 영향을 줄 수 있는 외부 입자를 제거하고 고객 수요에 대응하기 위해 2021년 대비 7.3배 확대된 규모로 평택과 테일러에 클린룸을 선제적으로 건설하고 있다.

이를 두고 블룸버그는 “삼성전자의 칩 파운드리 사업은 생산 능력과 첨단 제조 기술을 추가해 시장 선두 주자 TSMC를 이길 것을 목표로 한다”고 평가하기도 했다.

한편 파운드리 시장에서는 여전히 TSMC의 강세가 이어지고 있다. 시장조사기관 카운터포인터리서치가 발표한 ‘전 세계 반도체 파운드리 시장 점유율’에 따르면 2023년 1분기 TSMC(59%), 삼성전자(13%), 글로벌파운드리(7%), UMC(6%), SMIC(5%) 등 주요 반도체 기업이 TSMC를 추격하고 있지만 격차가 지나치게 크다.

2022년 1분기 시장 점유율과 비교했을 때 TSMC(54%), 삼성전자(15%), 글로벌파운드리(6%), UMC(7%), SMIC(6%) 등 TSMC의 점유율은 증가했지만, 나머지 기업은 소폭 감소하는 모습을 보였다.