파운드리 업계 1·2위 둘다 내년 목표로 5나노 양산 계획…2021년엔 3나노 목표
[한국정책신문=길연경 기자] 파운드리 업계 1위인 대만 TSMC가 7나노 미세공정을 기반으로 최근 거침없는 성장세를 보이며 삼성전자와 격차를 더 벌리고 있다. 지난 10일(현지시간) 독일에서 ‘삼성 파운드리 포럼 2019 뮌헨’을 열고 자동차용 반도체 솔루션을 비롯해 최첨단 파운드리 공정 포트폴리오를 소개한 삼성전자는 업계에서 극자외선(EUV) 공정 기술이 TSMC보다 한발 앞서 있다고 하지만 TSMC를 따라잡기에 갈길이 멀어 보인다.
글로벌 반도체 파운드리(수탁생산) 업계 1위인 대만의 TSMC는 애플, 화웨이 등 대형 고객사 물량 등의 영향으로 지난 3분기 최대 실적을 기록하며 2위인 삼성전자와의 격차를 벌렸다. 업계에 따르면 TSMC는 최근 3분기 실적 발표에서 매출 2930억5000만 대만달러(약 11조5000억원)를 기록해 전년 동기 대비 12.6% 증가한 것으로 집계됐다.
이는 지난해 4분기 매출액 2897억7000만 대만달러를 넘어선 분기 사상 최대 기록으로 예상치 또한 웃돈 실적이다. 당초 글로벌 시장조사업체 트렌드포스는 TSMC의 3분기 매출이 11조1000억원대를 기록, 시장점유율 50.5%에 이를 것으로 전망한 바 있다.
TSMC는 지난달 출시된 아이폰11로 9월 매출만 1021억7000만 대만달러(약 3조9000억원)를 벌어들였다. 지난해 같은 기간보다 7.6% 증가한 수치다. 이는 TSMC의 하반기 매출 증대의 배경은 7나노 공정 기반에서 주요 고객사인 애플과 화웨이의 최신 스마트폰 출시 및 고객사 물량 확대에 따른 것으로 풀이된다. 스마트폰 부문 삼성전자 경쟁사이기도한 애플과 화웨이는 TSMC 7나노 애플리케이션 프로세서(AP)를 탑재한 아이폰11, 메이트30 시리즈를 올 하반기에 출시했다.
EUV는 반도체 노광 공정에 사용되는 전자기파로서 기존 공정기술에 활용된 불화아르곤(ArF) 광원의 14분의1에 불과해 회로를 더욱 세밀하게 새길 수 있어 반도체 칩을 더욱 작게 만들 수 있다. 미세공정은 반도체를 더 얇게 설계해 발열을 낮추며 전력 효율을 높일 수 있기 때문에 반도체 분야 핵심 기술로 꼽힌다.
트렌드포스에 따르면 올해 1분기 기준 파운드리 시장 점유율은 TSMC가 48.1%로 1위, 삼성전자가 19.1%로 2위를 기록했다. 그러나 차세대 반도체 기술로 떠오르는 EUV 공정을 누가 더 빨리 확보하느냐에 따라 고착화된 파운드리 업계 시장 점유율 변동 가능성이 높아졌다.
삼성전자는 2030년까지 시스템 반도체에 133조원 투자, 1만5000명을 채용하는 ‘반도체 비전 2030’을 통해 오는 2030년 경에는 업계 1위인 대만의 TSMC를 넘어선다는 계획이다.
전세계 7나노 이하 파운드리 미세 공정은 삼성전자와 TSMC만 가능하다. 현재 업계에서는 가장 최신 EUV 기술을 보유한 곳은 삼성전자라는 평이다. 실제 삼성전자는 지난 4월 7나노 EUV 공정 출하식을 열었고 내년 초 양산을 본격화한다. 삼성전자가 개발한 7나노 공정의 AP는 자사 최신 스마트폰 시리즈인 갤럭시S10, 갤럭시노트10, 갤럭시 폴드 등에 탑재돼 판매 중이다.
또한 연내 6나노 양산과 TSMC와 동일하게 내년 5나노 양산을 위해 공정 개발에 돌입한 상태다. 더불어 삼성전자는 지난 5월 미국 산타클라라에서 열린 '파운드리 포럼 2019'에서 세계 최초로 3나노 제품을 2021년에 양산한다는 계획을 발표했다. 3나노 공정으로 제조한 반도체는 현재 주력인 7나노 공정 대비 성능은 35%, 효율은 50% 각각 높은 것으로 알려졌다.
반면 TSMC는 당초 지난 1분기 중에 EUV 7나노를 양산할 계획이었으나 지난 7월에서야 생산라인을 가동한 것으로 알려졌다. 5나노 양산은 올 연말 혹은 내년 초에에 들어갈 계획이다.
TSMC도 북부 신추산업단지에 3나노 공정을 적용한 생산라인을 건설하기 위한 정부 인가를 받은 것으로 알려졌다. 현재 연구개발을 시작한 3나노 공정은 오는 2021년이나 2022년에 양산을 시작한다는 계획이다. TSMC는 나아가 2나노 공정에도 약 65억달러를 투자해 오는 2024년에는 이를 바탕으로 제품 양산이 가능할 것으로 전망한다.
이를 위해 TSMC는 지난 5월 올 하반기 인력 3000명 채용하고 4조7300억원을 5나노와 3나노 개발에 투자하기로 했다. 파운드리 사업부 부문 인력 채용에서 TSMC가 삼성에 비해 연간 2배 이상을 뽑는 규모다.
한편 파운드리 1·2위 업체가 EUV 공정 기술 확보전이 치열한 가운데 반도체 업체 인텔도 지난 8월부터 EUV 장비를 구매하기 시작한 것으로 알려졌다. 국내 SK하이닉스도 현재 연구용 EUV 장비를 보유하고 있으나 실제 공정 도입은 2021년 이후가 될 것으로 보인다.