디지털데일리 반도체레이다 독자 여러분 이번 주도 열심히 달린 <반도체레이다>가 반도체 소부장 이슈를 들려드립니다. <반도체레이다>에서는 금주에 놓쳐서는 안 되는 중요한 뉴스를 선정해 보다 쉽게 풀어드리고 이해할 수 있도록 돕는 코너입니다. 반도체레이다와 함께 놓친 반도체 이슈 체크해보시죠. <편집자주>

TSMC. [사진 = 배태용 기자]

[디지털데일리 배태용기자] 이번 주 반도체 시장 키워드는 '차세대 1.4㎚ 로드맵을 선제적으로 발표하며 초격차 굳히기에 들어간 TSMC와 3세대 양산 노하우 및 턴키 솔루션을 무기로 강력한 대안으로 떠오른 삼성전자 파운드리의 진검승부'입니다.

◆ TSMC 차세대 1.4㎚ 공정 A14 로드맵 공식화… 안정적 기술 리더십 과시

인공지능 반도체 시장의 폭발적인 성장과 함께 글로벌 파운드리 업계의 초미세 공정 경쟁이 갈수록 치열해지고 있습니다. 세계 최대 파운드리 업체 TSMC는 2㎚ 이후의 차세대 공정 명칭을 A14로 확정하고 오는 2027년 시범 생산을 목표로 세웠습니다. 대만 중부 과학단지에 약 490억달러 한화 약 66조원이라는 막대한 자본을 투입해 새로운 생산 기지를 건설 중이며 2028년부터 본격적인 양산 체제에 돌입할 계획입니다.

A14 공정은 TSMC의 2세대 나노시트 트랜지스터 아키텍처를 기반으로 설계돼 기존 2㎚ 공정 대비 전력 효율과 성능을 획기적으로 개선할 수 있습니다. 동일 전력에서 성능은 15% 향상되고 동일 성능에서 전력 소비는 최대 30%까지 절감할 수 있어 더 작고 효율적인 인공지능 가속기 제조가 가능해집니다. TSMC는 초기 단계에서 기존 노광 장비를 활용한 멀티 패터닝 기술을 적용해 수율과 비용 효율성을 챙긴 뒤 차세대 장비를 순차적으로 도입하는 안정적인 기술 고도화 전략을 택했습니다. 전력 효율이 반도체 성능의 핵심 지표가 된 상황에서 이러한 선행 로드맵은 주요 고객사들을 장기적으로 묶어두는 강력한 잠금 효과를 발휘할 것으로 분석됩니다.

◆ 포화 상태 이른 2㎚ 라인과 치솟는 단가…팹리스 원가 부담 가중

하지만 TSMC의 선도적인 로드맵 이면에는 현재 직면한 2㎚ 공정의 현실적인 한계점도 명확하게 드러나고 있습니다. 글로벌 빅테크 기업들의 주문이 폭주하면서 TSMC의 2028년 2㎚ 이하 선단 공정 예약이 사실상 마감된 상태입니다. TSMC가 2㎚ 공정에서 처음으로 게이트올어라운드 기술을 도입해 수율 안정화를 이뤄낸 것은 고무적이지만 꽉 찬 생산 물량과 천정부지로 치솟은 제조 단가가 팹리스 업계의 가장 큰 고민거리로 떠올랐습니다.

기존 핀펫 구조 대신 전류 누설을 막고 전력 효율을 높이는 신기술이 적용되면서 공정 단가가 역대 최고 수준을 기록해 원가 부담이 극심해졌기 때문입니다. 특정 파운드리에 대한 생산 의존도가 심화할수록 반도체 설계 기업들이 감당해야 할 가격 협상력 저하와 공급망 지연 위험성은 눈덩이처럼 커질 수밖에 없습니다.

삼성전자 화성 사업장. [사진=삼성전자]

이러한 파운드리 시장의 구조적 빈틈을 정확히 파고든 기업이 바로 삼성전자입니다. 삼성전자는 업계에서 가장 먼저 3㎚ 공정부터 독자적인 다중가교채널 기반의 게이트올어라운드 기술을 과감하게 선제 도입했습니다. 초기 선단 공정에서는 수율 확보에 어려움을 겪었지만 이 과정에서 축적된 3세대 양산 데이터를 바탕으로 최근 2㎚ 공정 수율을 60% 이상으로 대폭 끌어올리는 반전을 만들어 냈습니다. 경쟁사가 이제 막 처음 적용하는 기술을 이미 세 세대째 다뤄본 공정 노하우가 비로소 진가를 발휘하기 시작한 셈입니다.

◆ 3세대 GAA 노하우의 반전… 삼성전자 수율 60% 달성 대안 부상

무엇보다 빅테크 기업들이 삼성전자를 단순한 차선책이 아닌 강력한 전략적 대안으로 꼽는 핵심 이유는 유연한 단가 정책과 독보적인 턴키 솔루션에 있습니다. 인공지능 칩 개발에 천문학적인 비용이 투입되는 상황에서 삼성전자는 TSMC 대비 합리적인 가격 조건을 제시하며 고객사의 원가 절감 요구를 충족하고 있습니다.

여기에 차세대 칩 설계 시 필수적인 6세대 고대역폭메모리와 맞춤형 로직 다이 제작 그리고 첨단 패키징을 한 번에 일괄 해결할 수 있는 종합반도체기업만의 인프라 시너지가 핵심 무기로 작용하고 있습니다. 칩 설계부터 메모리 결합 및 패키징까지 여러 업체를 거쳐야 하는 복잡한 외주 생태계를 탈피해 칩 개발 기간을 대폭 단축하고 공급망 지연 요소를 원천적으로 차단할 수 있습니다. 수급 안정성을 최우선으로 고려하는 글로벌 고객사들에게는 매우 매력적인 선택지입니다.

차세대 파운드리 시장은 선도 기업의 기술 독주 속에서 고객사들의 공급망 다변화 셈법이 어떻게 맞물리느냐에 따라 향후 판도가 결정될 전망입니다. 1.4㎚ 선행 로드맵으로 초격차를 유지하려는 TSMC와 3세대 게이트올어라운드 노하우 및 종합반도체 턴키 솔루션이라는 확실한 대안을 내세운 삼성전자 간의 치열한 수주 경쟁이 본격화됐습니다. 폭발하는 칩 수요 속에서 매력적인 단가와 수율 안정화를 앞세운 공급망 다변화 전략이 파운드리 시장 점유율 지형도를 어느 방향으로 이끌지 글로벌 정보기술 업계의 이목이 쏠리고 있습니다.