삼성전자가 조 바이든 미국 대통령의 방한을 계기로 파운드리(반도체 위탁생산) 시장 공략에 박차를 가한다.

바이든 대통령은 방한 첫날인 지난 20일 삼성전자의 평택 반도체 공장을 찾아 세계 최초로 양산할 예정인 3나노미터(㎚=10억분의 1ｍ) 반도체 웨이퍼에 서명했다.

이는 한미 '반도체 동맹'을 보여주는 상징적인 장면이자 삼성전자에 대한 미국 정부의 강한 신뢰를 보여주는 것으로 해석됐다.

특히 미국 고객사들에 삼성전자의 높아진 위상을 각인시킨 만큼 삼성전자는 미국 투자를 더욱 가속화하고 미국 기업들과의 협력 강화를 통해 파운드리 시장 점유율을 끌어올린다는 계획이다.

◇ 미 테일러시에서 대규모 공장 착공 행사 열듯

23일 업계에 따르면 삼성전자는 다음 달 미국 텍사스주 테일러시에서 대대적으로 파운드리 공장 착공식을 열 것으로 알려졌다.

앞서 삼성전자는 지난해 11월 이곳에 170억달러(약 20조원)를 투자해 신규 파운드리 공장을 짓겠다고 발표했으며, 그간 부지 정지 작업을 진행해왔다.

삼성전자는 바이든 대통령 방한을 계기로 고조된 한미간 반도체 협력 분위기가 착공식에서도 이어질 수 있도록 대규모 행사를 준비하고 있는 것으로 전해졌다.

착공식에는 텍사스주 정관계 인사들이 대거 참석할 것으로 보이며 바이든 대통령의 참석 가능성도 점쳐진다.

오는 11월 중간선거를 앞둔 바이든 대통령으로서는 더 많은 기업의 미국 투자를 끌어내야 하는 상황인 만큼 이번 행사를 자신의 '투자유치 성과'를 알리는 장으로 활용할 수 있어서다.

이 경우 이 부회장이 직접 행사장을 찾을 가능성이 거론된다. 이 부회장은 바이든 대통령과 윤석열 대통령의 평택 공장 방문 때 직접 공장을 안내하기도 했다.

테일러시의 파운드리 공장은 2024년 하반기 가동을 목표로 약 500만㎡(150만평) 규모로 조성된다.

삼성전자는 새 공장에서 5G, HPC(고성능 컴퓨팅), AI(인공지능) 등 분야의 첨단 시스템 반도체 제품을 생산한다는 계획이다.

새 공장에는 5나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ) 이하 선폭의 반도체 공정 설비가 들어설 것이라는 관측이 나오고 있다. 기존 오스틴 공장은 14나노 공정을 주력으로 IT 기기용 전력 반도체와 통신용 반도체를 생산했다.

◇ 초미세 공정 앞세워 TSMC 추격

삼성전자는 미국 투자를 계기로 2030년까지 메모리 반도체뿐만 아니라 파운드리를 포함한 시스템 반도체 분야에서도 세계 정상에 오르겠다는 '시스템 반도체 2030 비전'에 속도를 낸다는 계획이다.

대만의 시장조사기관 트렌드포스에 따르면 작년 4분기 기준으로 파운드리 시장 점유율은 대만 TSMC가 52.1%로 압도적 1위를 기록 중이며 삼성전자는 18.3%로 2위다.

점유율 측면에서는 TSMC에 크게 뒤지지만, 삼성전자는 3나노 이하 초미세 공정에서 확보한 기술 리더십을 바탕으로 TSMC를 추격하고 있다.

특히 삼성전자는 이번 한미 정상에 세계 최초로 양산 예정인 차세대 GAA(Gate-All-Around) 기반 3나노 반도체 시제품을 선보였고, 두 정상은 방명록 대신 이 반도체 웨이퍼에 서명했다.

GAA는 기존 핀펫(FinFET) 기술보다 칩 면적은 줄이고 소비전력은 감소시키면서 성능은 높인 신기술로, 삼성전자는 GAA 기술을 적용해 대만의 TSMC보다 먼저 3나노 양산을 시작하는 것을 목표로 하고 있다.

박재근 한국반도체디스플레이기술학회장(한양대 융합전자공학부 교수)은 "이제까지 세계 파운드리 시장은 1위 TSMC를 2위 삼성전자가 추격하는 구도였다"면서 "그러나 삼성전자가 이번에 3나노 개발에서 TSMC보다 기술력이 앞선다는 것을 보여주면서 미국 반도체 장비 업체들에 강한 인상을 남기고, 퀄컴 등 미국 고객사들 사이에서 삼성전자의 위상도 더 높아졌을 것으로 보인다"고 말했다.

다만 삼성전자가 TSMC를 추격하려면 수율(결함이 없는 합격품의 비율) 문제를 해결해야 하는 과제가 있다. 삼성전자는 올 초에도 초미세 공정 파운드리 수율 문제로 주요 고객사가 이탈했다는 시장의 우려에 시달리기도 했다.

TSMC 역시 삼성 못지않게 공격적인 투자에 나서고 있는 점도 걸림돌이다. TSMC는 올해 400억∼440억달러(약 51조∼56조원)의 설비투자 예산을 잡아 놓았다.

미국 애리조나주에 120억달러(약 15조원)를 투자해 반도체 공장을 건설하고 있으며, 일본 구마모토(熊本)현에도 새 반도체 공장을 세우고 있다. 최근에는 싱가포르에 수십억달러 규모의 새로운 반도체 공장 건설을 추진 중이라는 외신 보도도 나왔다.

서지용 상명대 경영학부 교수는 "삼성전자가 3나노 공정의 안정적인 수율을 확보하면 TSMC와의 격차를 줄일 가능성도 있다"면서 "다만 TSMC가 이미 미국 팹리스(설계업체)들로부터 많은 수주를 해놓은 상태여서 단기간에 격차를 줄이기는 어려울 것"으로 내다봤다.

서 교수는 이어 "퀄컴, 애플, 인텔 등 글로벌 업체들은 안정적으로 제품을 공급하는 업체들을 선호하는 경향이 있다"면서 "삼성전자의 GAA 방식은 수율 면에서 검증이 필요할 것"이라고 말했다.

윤세훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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