삼성 “이번에는” TSMC “이번에도”… 2나노 격전 예고

새해 최첨단공정 대량생산 본격화
삼성전자, GAA 공정·수율 향상 집중
美 파운드리 공장 계획, 2나노로 선회
TSMC, 내년 4월 시험 생산 돌입 계획
엔비디아 등 '빅테크社 이탈 방지' 주력

파운드리(반도체 위탁생산) 업계의 새로운 격전지인 2나노(1㎚=10억분의 1m) 시대가 내년 본격적으로 시작된다. 주요 파운드리 업체들이 내년을 기점으로 2나노 대량 생산체제를 가동할 예정이다. 삼성전자와 TSMC는 초미세공정 고도화 및 수율 개선에 속도를 내는 등 시장 선점을 위한 각축전을 벌일 것으로 예상된다.

25일 시장조사업체 IDC에 따르면 내년 전 세계 반도체 시장은 AI(인공지능)와 HPC(고성능컴퓨터)의 꾸준한 수요에 힘입어 15%의 성장률을 기록할 전망이다. 이에 맞춰 첨단 노드 칩 생산에 필수적인 파운드리 공정도 차세대 라인으로 빠르게 전환할 것으로 전망된다. IDC는 "2025년은 2나노 기술에 중요한 해가 될 것"이라고 내다봤다.

2나노 시대의 선두주자는 TSMC다. 이미 전세계 파운드리 시장을 주도하고 있는TSMC는 대만 남부 가오슝 공장에서 내년 4월부터 2나노 공정 시험 생산에 돌입할 예정이다. 가오슝 난쯔과학단지 내 2나노 1, 2공장은 각각 내년 1분기와 3분기에 가동을 시작할 계획이다. 초기 수율 확보가 관건인 가운데, TSMC의 2나노 수율은 현재 60% 후반대 수준으로 알려졌다.

삼성전자도 2나노 시대를 주도하기 위해 총력을 기울이고 있다. 삼성전자는 현재 미국 테일러시에 짓고 있는 파운드리 공장의 가동 계획을 최근 2나노 공정 중심으로 전면 바꿨다. 최근 삼성전자 파운드리 사업부의 새 수장으로 오른 한진만 사장 역시 취임 첫 일성으로 2나노 수율 개선을 강조했다.

업계에선 3나노에서 TSMC에 주도권을 빼앗긴 삼성이 2나노 주도권을 쥘 수 있을 지에 주목한다. 삼성전자는 지난 2022년 6월 GAA(게이트올어라운드) 공정을 활용해 세계 최초로 3나노 양산에 성공했지만, 저조한 수율 탓에 TSMC에 경쟁력이 밀렸다. 당시 TSMC는 높은 수율을 앞세워 3나노 최첨단 공정 시장에서 독주했고 엔비디아, 구글, 애플 등 글로벌 빅테크 기업을 삼성전자보다 먼저 고객사로 확보했다. 업계 관계자는 "현재 파운드리 생태계에서는 삼성전자가 TSMC를 따라잡기 어렵다"며 "(새로운 영역인) 2나노가 삼성전자가 파운드리 시장의 판도를 뒤집을 승부처"라고 말했다.

이와 관련, 삼성전자의 파운드리 시장 점유율은 지속 하락하는 추세다. 트렌드포스에 따르면 삼성전자는 올 3분기 6개 분기 만에 한 자릿수로 떨어진 9.3%의 점유율을 기록했다. 지난해 1분기 9.9%를 기록한 이후 줄곧 11~12%를 유지했지만, 올 3분기 다시 9%로 복귀했다. 반면 TSMC의 지난해 4분기 점유율은 61.2%로, 이후 올해 1분기(61.7%), 2분기(62.3%), 3분기(64.9%)로 성장하는 등 3개 분기 내리 상향 곡선을 그리는 중이다. 지난해 2분기 44.7%p(포인트)던 양사의 점유율 간극은 올해 3분기 53.4%p로 늘었다. IDC는 TSMC의 연간 파운드리 점유율이 올해 64%에서 내년 66%까지 확대할 것으로 내다봤다.

일각에서는 2나노 공정에선 TSMC 대비 삼성전자가 유리하다는 분석도 나온다. 반도체 업계 관계자는 "TSMC가 2나노부터 적용할 GAA 기술을 삼성전자는 2년 일찍 시작했다"며 "아쉬웠던 수율만 보강한다면 TSMC에 견줄만한 기술력을 빠르게 제고할 수 있다고 본다"고 말했다. TSMC는 GAA 기술을 내년 4월부터 적용할 예정이다.