"이젠 ‘3나노’다"…TSMC-삼성, 초미세공정 불꽃경쟁

▲삼성전자 반도체공장 내부

[에너지경제신문 이진솔 기자] 세계 파운드리(반도체 수탁생산) 시장 주도권을 놓고 경쟁하는 대만 TSMC와 삼성전자가 신기술 확보를 위해 사활을 걸고 있다. 삼성전자는 업계 선두인 TSMC에 앞서 차세대 미세공정을 조기에 도입하는 등 추격을 위한 발판을 마련하는 데 주력하고 있다. 업계는 삼성전자가 초미세공정 양산 시점과 차세대 기술 도입에서 TSMC에 한발 앞섰다는 평가를 한다.

18일 업계에 따르면 삼성전자는 내년 상반기 차세대 미세 공정인 3나노(㎚) 양산에 돌입할 계획이다. 기존 3나노 공정 양산 계획을 2022년 하반기에서 상반기로 앞당긴 것으로, 내년 하반기에 3나노 공정 양산을 시작하겠다고 밝힌 TSMC에 맞불을 놓은 격이 됐다.

반도체 설계회사에 발주를 받아 생산만을 담당하는 파운드리 업체에 최첨단 선폭 공정을 갖췄다는 것은 곧 고부가가치 최첨단 반도체를 생산할 경쟁력을 확보했다는 의미다. 반도체는 회로 선폭이 줄어들수록 면적은 감소하면서 성능을 높일 수 있다. 한 웨이퍼 위에서 가능한 많은 반도체 칩을 생산하면서도 고성능 제품을 확보해 수익을 극대화하게 된다. 때문에 첨단 공정을 보유한 업체는 미국 퀄컴이나 엔비디아 등 우량 고객을 확보하는데에도 더 유리하다.

업계는 삼성전자가 TSMC보다 한 반기 앞서 3나노 공정 양산에 돌입하며 수주 경쟁에서 유리한 고지에 오를 것으로 보고 있다. TSMC는 내년 7월 양산 예정인 인텔 중앙처리장치(CPU)와 그래픽처리장치(GPU)에 3나노 공정을 처음 적용할 계획이다.

또 삼성전자는 차세대 트렌지스터 기술 ‘게이트올어라운드(GAA)’를 3나노 공정에 도입하며 공정 기술력에서도 TSMC를 앞서 나가는 형국이다. GAA는 미세공정 구현에 필수적인 트랜지스터 구조 개선 기술이다. 삼성전자에 따르면 내년 상반기 도입할 GAA 기반 3나노 공정은 기존 5나노 ‘핀펫(FinFET)’ 공정과 견줘 성능 30% 향상, 면적 35% 축소, 전력 소모 50% 등 전반적인 성능 개선이 이뤄질 것으로 점쳐지고 있다. TSMC는 3나노 공정까지는 핀펫 구조를 유지하다 2나노부터 적용한다는 방침이다.

TSMC와 삼성전자는 파운드리 시장 왕좌를 높고 겨루고 있지만, 아직 점유율 면에서는 현격한 격차가 존재한다는 게 업계 시각이다. 시장조사기관 카운터포인트리서치에 따르면 글로벌 파운드리 시장에서 올해 2분기 매출 기준으로 TSMC는 점유율 58%를 기록하며 압도적인 선두에 섰다. 2위 삼성전자는 17%를 확보하는 데 그쳤다. 삼성전자가 기술력 확보에 주력하는 이유다. 현재 파운드리 시장에서 5나노급 반도체를 생산하는 업체는 TSMC와 삼성전자뿐이다.

TSMC는 질보다 양에 주력하는 모습이다. 지난 14일 열린 올해 3분기 실적발표 컨퍼런스콜을 통해 "7나노 이하 첨단 공정을 통한 수익이 전체 절반을 넘어섰다"고 밝히며 수주를 확대하기 위한 증설에 나섰다. TSMC는 내년에 일본에 새 반도체 공장을 짓는다고 발표했다. 투자 규모는 8조4000억원 수준으로 알려졌다.

업계 관계자는 "삼성전자가 ‘세계 최초 3나노 양산’ 타이틀을 가져가게 된다면 TSMC와 견줄 기술력을 갖췄다는 마케팅 효과도 기대할 수 있을 것"이라며 "다만 애플 등 TSMC가 확보한 핵심 고객사를 가로채기 위해서는 미세 선폭에 더해 생산효율 등 다양한 기술경쟁력을 더 갖춰야 한다"고 말했다.


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