[MT리포트]③부동의 파운드리 1위 TSMC…삼성을 '추격자'로 만든 힘
지난해 4월 삼성전자 화성 반도체사업장을 방문한 문재인 대통령이 이재용 삼성전자 부회장과 나란히 선 모습은 반도체 산업사(史)에서 두고두고 언급될 장면으로 꼽힌다.
당시 삼성전자는 133조원을 투자해 파운드리(반도체 위탁생산)를 포함한 비메모리 시스템반도체 시장에서 2030년까지 세계 1위에 오르겠다는 내용의 '비전 2030'을 발표했다. 정부도 나란히 업계와 발맞춘 '2030년 종합반도체 대책'을 냈다.
두사람이 삼성전자 파운드리 생산라인 건설현장에서 함박웃음을 짓는 장면을 두고 업계에서는 "한국 반도체의 미래"라는 얘기가 나왔다. 문 대통령은 이날 "시스템반도체 분야의 도전이 성공하면 (우리는) 명실상부한 종합반도체 강국으로 자리매김할 것"이라고 했다.
이후 지난 1년 동안의 삼성전자 비메모리 전략은 파운드리 역량 강화로 요약된다. 반세기 이상 쌓인 미국·유럽의 반도체 설계 노하우를 추격하기보다 메모리 공정에서 축적한 기술력을 발판으로 파운드리시장부터 접수하자는 구상이다. 파운드리 세계 1위업체 대만 TSMC 따라잡기가 1차 목표가 된 이유가 여기 있다.
다만 현실은 그리 녹록치 않다. 시장 판세는 여전히 TSMC가 우위에 있다. 일단 TSMC의 기술력이 한발 앞선다. TSMC는 지난해 6나노미터(㎚, 1나노미터는 10억분의 1m) 공정을 확보했다. 이달부터는 5나노 공정으로 제작한 칩을 양산하는 것으로 전해진다.
현재 3나노 파운드리 공장 투자도 예정대로 진행 중이다. 지난해 6월 선행투자 개념으로 2나노 연구개발에 착수한다는 로드맵도 공개했다. 이런 구상대로라면 2022년 3나노, 2024년 2나노 반도체 양산 체제를 갖출 것으로 관측된다.
삼성전자는 올 1월 세계 최초로 개발한 3나노 공정기술을 시연하면서 추격의 기세를 끌어올리고 있지만 5나노 양산 시점이 올해 말로 다소 뒤진다. 업계에서는 TSMC가 삼성전자를 제치고 애플 아이폰12에 들어가는 A14 바이오닉칩을 수주한 배경으로 평균 수율(합격품 비율) 80%를 넘긴 5나노 공정 기술력을 든다.
파운드리 시장에서 미세공정 기술력이 핵심인 이유는 공정이 미세화될수록 고효율 고성능 반도체를 만들 수 있는 데다 생산성도 올라가기 때문이다. 최근 파운드리 시장은 7나노를 기점으로 갈렸다. 7나노 공정의 벽을 넘은 업체가 TSMC와 삼성전자 두곳뿐이다. 글로벌파운드리(미국) 등 핵심 제조사들은 EUV(극자외선) 노광장비를 이용한 7나노 이하 첨단공정을 포기했다.
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정부와 업계가 한목소리로 비메모리 역량 강화를 강조하는 것은 비메모리 시장의 규모와 성장성 때문이다. 전체 반도체 시장 매출의 70%가 비메모리 시장 몫이다. 인공지능(AI)과 IoT(사물인터넷), 자율주행차 등으로 대변되는 4차 산업혁명 시대로 접어들면서 비메모리 시장은 더 가파른 성장세를 보일 것으로 전망된다.
국제반도체장비재료협회(SEMI)에 따르면 인공지능 관련 비메모리반도체 시장만 해도 2017년 12억달러에서 2022년 158억달러로 커질 전망이다. 시장조사업체 가트너는 비메모리반도체 시장성장률이 2022년까지 연평균 5%로 메모리반도체 시장의 연평균 성장률 전망치 1%의 5배에 달할 것으로 관측했다.
한국은 메모리반도체 시장에서 점유율 50% 이상을 차지하며 반도체 강국이라고 자화자찬하지만 규모가 2배 이상 큰 시스템반도체 시장에선 존재감이 미약하다. 시장점유율이 3% 수준으로 대만(8%)이나 중국(3%)에도 밀린다.
TSMC는 지난 16일(현지시간) 실적발표 콘퍼런스콜(다중전화회의)에서 올 1분기 매출이 3106억 대만달러(약12조6000억원)로 지난해 1분기보다 42% 늘었다고 밝혔다. 올 1분기 영업이익은 1285억 대만달러(약 5조2000억원)로 50% 늘었다.
업계에서는 지난해부터 파운드리시장이 폭발적인 성장세를 보인 가운데 업계 1위인 TSMC가 안정적인 생산능력을 바탕으로 7나노 공정에서 견조한 매출을 낸 것으로 분석한다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 TSMC의 파운드리시장 점유율은 지난해 4분기 52.7%에서 올 1분기 54.1%로 높아진 것으로 추정된다. 같은 기간 삼성전자의 점유율은 17.8%에서 15.9%로 떨어진 것으로 보인다.
업계 관계자는 "시장 수급이 크게 흔들릴 때는 1위 업체 쏠림현상이 두드러질 수 있다"며 "결국 열세를 인정하면서도 조금씩 점유율을 키워 기술력에서 승부를 볼 수밖에 없다"고 말했다.
김형준 서울대 재료공학부 교수는 "시스템반도체 산업 육성은 십수년 전부터 전문가들이 강조하던 것"이라며 "지금이라도 제대로 해야 한다"고 말했다.
