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삼성전자 이재용號, 3나노 싣고 파운드리 반도체 시장 뒤집기 나선다

[테크홀릭] 삼성전자가 세계 최초로 개발한 3나노 파운드리 공정의 시스템 반도체 양산 출하식을 열었다.

꿈에 그리던 3나노 양산 체제를 갖춤으로써 그동안 밀려왔던 파운드리 시장의 대전환이 가능해질지 귀추가 주목된다.

업계에 따르면 반도체의 핵심 기술은 얼마나 작은 면적에 더 많은 회로를 그리는지가 관건이다. 최소의 셀 면적에 가낭 많은 집적회로를 투입해 넣고도 생산 수율이 충분히 경제적이라야

시장 양산에 나설 수 있다. 3나노 기술은 현재 반도체 제조 공정 가운데 가장 앞선 기술로 가장 앞서 있다는 대만의 TSMC도 아직 양산체제에 들어가지는 못했다고 알려져 있다.

대만의 TSMC가 세계 1위 기업인데, 삼성전자가 이보다 먼저, 3나노 공정으로 시스템 반도체를 대량생산하기 시작했으니 일단 시장 공략하기에는 조금 더 유리한 위치에 선 것만은 분명하다. 현재 세계 파운드리 시장 점유율은 TSMC가 53%로 1위이고, 삼성전자가 16%로 2위에 올라 있다.

삼성전자는 메모리 업체로는 세계 정상을 오랫동안 차지해 왔지만 파운드리에서는 대만 정부가 절대적인 투자와 정책 지원을 통해 밀어붙이는 바람에 2위를 고수해 왔다. 종합전자 메이커인 삼성전자와 단독 파운드리 전문업체인 TSMC는 경쟁 자체가 쉽지 않은 부분이 분명히 존재한다.

삼성측에선 현재 차세대 트랜지스터 구조인 GAA 기술을 적용해 기존 핀펫 방식보다 성능은 30% 향상하고, 전력 사용량은 45% 줄여 반도체 효율을 높였다는 설명을 내놓고 있어 글로벌 경쟁력을 갖춘 것으로 짐작된다.

삼성전자는 이번 3나노 파운드리 양산을 계기로 차세대 반도체 개발에 주력해 TSMC 추격에 속도를 낸다는 계획이다.

양산에 가기 위한 두 가지 해결할 과제

이재용 삼성전자 부회장은 2019년 “우리는 2030년까지 비메모리 분야에서 세계 1위가 될 것”이라고 말했지만, 아직 격차는 좁혀지지가 않았고 더 벌어진 부분이 있다.

첫 번째 문제는 고객사의 확보이다. 종합전자 메이커들의 속셈은 뻔하다. 경쟁사를 눌러놓고 자신들이 앞서가기를 준비하는 것이다.

이 때문에 같은 경쟁사에 자본과 기술을 보내주려 들지 않는 것이다. 삼성전자가 못해서가 아니라 첨단 기업들의 속성 때문에 삼성이 뛰어난 기술력을 갖고도 고객사를 잡기가 쉽지가 않은 것이다.

TSMC는 대만 정부가 전폭적으로 지원하는 팸리스 기업이다. 삼성전자와 달리 스마트폰 분야에서 애플과 같은 고객들의 직접적인 경쟁자가 아니기에 비밀이 노출될 우려도 적다. 애플이 민감한 칩 설계 데이터를 삼성에게 맡길 것인가 TSMC에 맡길 것인가를 생각해 보면 알 수 있는 일이다. 맞춤형 고객사를 지향해 온 TSMC는 고객의 반도체 설계를 지원하는 기존 설계 데이터 라인업에 특화돼 있어 더욱 유리하다.

이 대목에서 가장 필요한 것이 이재용 리더십이다. 삼성전자의 이재용 부회장은 그 자체만으로도 무게감이 있다. 미국의 바이든 대통령이 우리나라를 찾았을 때 유독 반도체 공장을 먼저

찾고 이재용 부회장으로부터 설명을 들으며 시장을 이해하려고 했다는 점은 시사하는 바가 크다.

그가 움직이면 반도체 생태계가 따라 움직이고 일자리가 생겨나며 투자처가 발굴된다. 바이든이 노린 것이 바로 이것이다. 그 덕분에 바로 전에 뉴스가 흘러나왔지만 중국과의 반도체 경쟁에서 우위를 점하기 위해 520억달러(약 68조5천억원) 보조금 지원을 골자로 하는 미국 반도체산업지원법이 상원 문턱을 통과했다.

미국 상원은 현지시간 26일 반도체육성법에 대한 ‘토론 종결 투표’(cloture vote)를 실시한 결과 64대 32로 통과됐다고 CNBC가 보도했다.

‘반도체지원 플러스(CHIPS-Plus)’로 불리는 이번 법안은 순전히 산업의 쌀로 불리는 반도체 산업 즌흥을 위한 특병법 안이다. 특히 반도체 업체들이 미국 내에 공장을 건설하거나 관련 설비를 구입할 때 보조금과 세금 공제 혜택을 부여하는 것을 골자로 한다. 이 가운데 삼성전자가 큰 몫을 차지하고 수혜도 누리게 된다.

이 법에 따라 미 정부는 반도체 관련 기업에 총 520억 달러 보조금을 집행하게 된다. 이 중 390억 달러는 미국 내 반도체공장을 신설하거나 확충하는 기업들에게 제공된다. 나머지 110억 달러는 연구, 개발 지원비가 될 것으로 알려져 있다. 물론 하원 통과 절차와 바이든의 결재가 있어야 하지만 바이든 정부의 희망대로 풀린다면 삼성으로서도 막힌 구석이 뚫리는 즐거운 경험을 갖게 될 것으로 기대된다.

삼성전자는 향후 20년간 미국에 약 250조원을 투자해 반도체 공장 11개를 신설할 계획인 것으로 알려져 있다. 금액이나 투자기간 장소는 달라질 수 있지만 거대 프로젝트 한복판에 뛰어들어 미국과 선을 잡고 나간다는 방침인 것은 분명하다.

이 때문에 닛케이 등 일본 매체들과 대만의 매체들은 삼성이 미국을 반도체 거점으로 삼으려 한다는 해석을 내놓고 있고 심지어 닛케이 같은 매체는 기술은 선점했을지라도 고정적 판매처를 잡기가 쉽지 않을 것이라는 부정적 시각도 표출하고 있다.

삼성전자는 신청서에 텍사스주 테일러에 9개, 오스틴에 2개의 반도체 생산공장을 각각 신설하는 방안을 제시한 것으로 전해졌다. 이 같은 사실은 텍사스주 감사관실이 최근 삼성전자의 제출 서류를 공개하면서 알려졌다.

삼성전자는 테일러에 공장 9곳을 지으며 1천676억달러(약 220조4천억원)를, 오스틴 공장 2곳에는 245억달러(약 32조2천억원)을 투자한다는 뜻을 밝혔다. 모두 합쳐 1천921억달러(약 252조원)에 이르는 천문학적인 규모로 이 중 일부는 2034년에 가동을 시작하고 나머지는 10년에 걸쳐 생산에 나선다는 구상이다. 이를 통해 1만개 이상의 고용을 창출할 것으로 예상된다.

1만 명 이상의 고용 창출은 주정부는 물론 미국 정부로부터도 크게 환영받을 일이다. 게다가 중국을 경계하고 있는 미국으로서는 중국으로 갈 수도 있는 투자를 들고 온다는 점에서 박수를 치며 환영할 일일 것이다.

한편 지난 번 삼성전자 화성공장에서 열린 행사에서 삼성전자 경계현 대표는 이번 제품 양산으로 파운드리 사업에 한 획을 긋게 됐다며 GAA 기술 조기 개발은 무에서 유를 창조한 것이라고 평가했다. 이 날 행사에는 윤석열 정부가 중점적으로 추진중인 반도체 산업 중흥의 중심에 삼성전자가 있음을 보여주듯 이창양 산업부 장관도 참석해 민간 투자를 지원하고 인력 양성과 기술 개발에도 전폭적인 노력을 아끼지 않을 것이라고 강조했다.

정부는 반도체 중흥 계획에 따라 오는 2026년까지 기업들이 반도체에 340조 원을 투자하도록 세제 혜택을 확대하고, 평택과 용인의 반도체단지 구축 비용을 국비로 지원하기로 했다.

전면 복권으로 확실한 경제 지원 이루어져야

이런 중차대한 상황이라 이재용 삼성전자 부회장의 전면 복권이 또 한번 관심사에 오른다.

시기는 8.15 광복절이다. 이번에 이재용 부회장의 전면 복권이 이루어지면 삼성전자는 날개를 단 듯 해외 사업과 거래처 발굴, M&A 대상 물색에 나설 수 있다.

이미 이재용 부회장이 최근 불거진 반도체 장비 수급에 대비하기 위해 이재용 삼성전자 부회장이 극자외선(EUV) 노광장비 확보에 나선 바 있다. 이재용 부회장은 유럽 출장 일정에서 ASML 본사를 찾아 피터 베닝크 최고경영자(CEO)를 만나고, 미래 반도체 트렌드와 중장기 사업전략 방향에 대해 이야기 나눴다. 이 때 무슨 이야기가 오갔는지는 알 수 없으나 삼성전자의 반도체 장비 수급의 안정화를 이루기 위한 것임은 짐작하고도 남을 일이다.

특히 3나노 양산 등 앞으로 계속될 차세대 반도체 생산에 필수적인 EUV 노광장비의 수급 방안을 논의한 것으로 알려졌다.

이 부회장은 이튿날 벨기에 루벤에 있는 유럽 최대 규모의 종합반도체 연구소 imec을 방문하기도 했다. 당시 이 부회장은 imec에도 깊은 관심을 보였다고 한다. imec는 반도체를 중심으로 AI, 생명과학·바이오, 미래 에너지 등 다양한 분야의 선행 연구를 진행해 삼성의 미래 전략 사업 분야와 일치하는 부분이 많기에 이재용 부회장은 루크 반 덴 호브 imec CEO와 만나 반도체 분야 최신 기술과 연구 방향 등을 논의했던 것이다.

한편 브라이언 디스 백악관 국가경제회의(NEC) 위원장은 성명을 통해 “삼성전자의 잠재적인 투자 계획은 미국의 산업전략이 효과가 있다는 점을 입증하고 있다”며 “이는 미국의 경제와 안보를 강화할 것”이라고 말했다고 블룸버그는 전했다.

한미간 서로의 이익이 합치되는 이 시점에 이재용 부회장의 자유로운 움직임이 무엇보다 중요하다는 것은 두말할 필요가 없다. 정부와 민간, 국민정서에도 거부감이 없으니 이제야말로 전면 복권이 이루어져야 마땅할 것이다.

이상엽 기자  thtower1@techholic.co.kr

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