3나노 엑시노스로 다시 시작하는 삼성 파운드리

2022년 6월 삼성전자는 TSMC를 제치고 세계에서 처음으로 3나노 공정을 파운드리 양산 라인에 적용하였습니다. 실제 TSMC 보다 6개월이나 빨랐고 데이터 흐름도 기존 보다 넓힌 GAA(게이트올어라운드) 구조도 도입하였습니다. 그러나 삼성전자와 TSMC의 실적은 전혀 달랐습니다. TSMC가 작년 3분기부터 아이폰 15프로의 3나노 기반의 AP(애플리케이션프로세서)을 전량 생산하면서 3나노 매출이 발생하였고, 실제 4분기 매출의 15%가 3나노에서 발생하였습니다. 반면 삼성전자는 세계 최초로 3나노 GAA를 생산했지만 고객사 확보에 어려움을 겪는 것으로 알려져 있습니다.

 

TSMC 파운드리

세계 파운드리 시장은 TSMC가 독보적인 존재감을 보이고 있고 삼성전자, 글로벌파운드리 등의 업체들이 그 뒤를 따르고 있습니다.

 

지난 18일 TSMC의 2024년 1분기 실적이 발표되었습니다. 매출은 전년 동기 대비 16.5% 증가한 25조 1,279억원(5,926억 4,000만 대만달러), 순이익은 8.9% 증가한 2,254억 9,000만 대만 달러를 기록했습니다. 이는 기존에 TSMC가 제시한 전망치를 넘어서는 수치입니다. 여기에 2분기에도 전년 동기 대비 약 30% 늘어날 것으로 예상하고 있습니다. 3나노뿐 아니라 5나노 등의 선단 공정 수요가 늘어나고 있고 특히 AI 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예상되기에 실적 증가는 당분간 지속될 예정입니다.

다만, TSMC 최고경영자는 1분기 컨퍼런스콜에서 메모리 반도체를 제외하고 전체 반도체 시장은 전년 대비 약 10% 증가할 것으로 언급했습니다. 이는 파운드리 산업 성장률이 10% 중후반으로 예상보다 낮은 성장률이 될 것으로 보고 있습니다. 이에 따라 당일 주요 반도체 기업들의 주가는 하락하였습니다.

10%의 성장률은 예상보다는 낮지만 파운드리 업계에서는 분명 호재는 틀림없습니다. TSMC의 경우 GPU, CPU, AI가속기 등 AI 프로세서의 매출 기여도가 올해 두배 이상 증가할 것으로 보이며, 향후 5년간 최소 50% 이상의 성장률을 예상하고 있습니다. 이에 따라 2028년에는 AI 프로세서 관련 매출이 전체의 20% 이상이 될 것으로 전망하고 있습니다.

 

삼성전자 파운드리

지난해 반도체 업황 부진으로 삼성전자에서 감산할 정도로 어려운 시기를 겪었습니다. 다만, 2023년 4분기 2조원의 적자에서 올해 1분기 매출 23조, 1,373억원, 영업이익 1조 9,100억원으로 흑자 전환하면서 기대감을 높이고 있습니다. 또한 온디바이스 AI의 갤럭시 S24와 AI가 탑제된 신제품 PC 출시로 시장 수요가 늘어나는 것도 긍정적이라고 할 수 있습니다.

파운드리 매출이 별도 공개되지 않지만 증권사 추정치를 보면 시스템 반도체 설계(시스템 LSI 사업부)와 파운드리 사업을 포함한 1분기 매출액은 전년보다 늘어난 약 5조원 안팎을 기록할 것으로 보입니다. 시스템 LSI 사업부는 센서, SoC(시스템온칩) 등의 공급은 증가하였으나 패널 수요 둔화에 따른 디스플레이 구동칩(DDI) 판매 감소로 예상 대비 둔화된 실적을 보였으며, 파운드리 사업부는 주요 고객사 재고 조정으로 매출 개선이 지연되어 적자가 지속되고 있으나, 효율적인 반도체 공장 운영으로 적자폭이 줄었다고 밝혔습니다. 전문가들에 따르면 파운드리 실적은 상반기 바닥을 찍고 3분기를 기점으로 개선을 할 수 있을 것이라고 전망했습니다. 다만, 삼성전자와 오랜 안드로이드 동맹이던 구글이 최근에 반도체 생산을 위해 TSMC에 러브콜을 보낸다는 소문 등 부정적인 소식들이 들리고 있습니다.

 

삼성 파운드리 강화 전략

물론 어려운 상황이지만 삼성전자도 파운드리 강화를 위한 다양한 노력을 하고 있습니다.

3나노 엑시노스

2022년 갤럭시 S22에 탑재된 엑시노스 AP가 성능이슈로 2023년 갤럭시 S23 시리즈에 단 하나도 탑재되지 못했습니다. 절치부심 후 2024년 갤럭시 S24에 4나노 엑시노스2400을 공급하며 위상 회복에 나섰지만 애플, 컬컴에 비하면 아직 점유율, 성능 등에서 밀리고 있습니다.

하지만 2024년 하반기 3나노 엑시노스를 양산할 예정으로 좋은 성능을 보여준다면 시스템 반도체 분야에서의 어려운 상황을 극복할 수 있을 것으로 보고 있습니다. 내년에 출시하게 될 칩의 코드명은 솔로몬으로 현재 테이프아웃(칩 디자인 완료)을 했고 현재 파운드리 사업부로 이관되어 샘플 칩을 제조 중에 있습니다. 3나노 게이트올어라운드(GAA) 공정의 AP가 하반기 갤럭시 S25에 공급되면 삼성의 시스템 반도체 경쟁력은 높아질 수 있으며, 연간 3,000만대의 갤럭시 스마트폰에 탑재가 된다면 퀄컴과 시장을 양분할 수 있는 기회도 마련할 수 있습니다. 또한 현재 상당수의 칩 설계 회사들이 3나노 반도체를 TSMC에서 생산하고 있으나 3나노 기반의 엑시노스의 안정적인 양산 소식이 들린다면 삼성전자 파운드리의 경쟁력도 높아질 것으로 보입니다.

승부수 턴키(Turn Key)

삼성전자의 또 다른 무기는 메모리-파운드리-패키징 등 맞춤형 반도체 생산을 한 번에 할 수 있는 턴키 전략입니다. 이러한 턴키 전략은 2026년 상용화가 예정되어 있는 HBM4(6세대) 시대에 판을 뒤집을 수 있는 무기입니다. HBM은 인터페이스 기능이 탑재된 로직다이와 D랩을 적층한 코어다이로 구성되어 있습니다. HBM4부터는 비슷한 크기에서 단자 수가 늘어나는 만큼 미세한 공정이 필요하고 이에 따라 파운드리 공정이 적용되어야 합니다. 따라서, 파운드리와 메모리에 세계적인 기술을 가진 삼성전자가 유리할 수 있습니다.

이 밖에 최근 이재용 회장이 파운드리 사업 경쟁력 강화를 위해 독일 자이스 최고경영자와 만나 성능 개선과 수율 향상 등을 위한 반도체 장비 협력 확대를 논의하였습니다. 자이스는 극자와선(EUV) 핵심 특허를 2,000개 이상 보유한 글로벌 광학기업으로 ASML의 EUV 장비에는 자이스 부품이 3만개 넘게 사용이 됩니다.

 

개인적으로 삼성전자가 파운드리 글로벌 1위 기업이 되길 바랍니다.

이상 3나노 엑시노스로 다시 시작하는 삼성 파운드리에 대해 전해 드렸습니다.

감사합니다.

 

핵심 요약(갤럭시 S23요약 기능 사용) ✔ 삼성전자는 2022년 6월 세계 최초로 3나노 공정을 파운드리 양산 라인에 적용했지만 고객사 확보에 어려움을 겪고 있습니다. ✔ 반면 TSMC는 빅테크의 3나노 기반 AP를 생산하면서 매출이 증가하고 있습니다. ✔ 삼성전자는 3나노 엑시노스를 2024년 하반기 양산할 예정이며, 이를 통해 시스템 반도체 분야에서의 어려운 상황을 극복할 수 있을 것으로 보고 있습니다. 또한 메모리-파운드리-패키징 등 맞춤형 반도체 생산을 한 번에 할 수 있는 턴키 전략을 추진하고 있습니다.