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엔비디아·퀄컴 등과 2㎚ 공정 평가… 성능 개선 진척 더뎌
삼성전자, 1.4㎚ 공정 2027년에서 2029년으로 연기 전망

삼성전자 평택캠퍼스 전경./뉴스1

삼성전자 파운드리(반도체 위탁생산) 사업부가 3㎚(나노미터·10억분의 1m) 이하 첨단 공정을 두고 테스트를 진행했던 빅테크 기업들과의 대량 수주 계약에 난항을 겪고 있다. 2㎚와 3㎚ 모두 공정 수율이 40%를 상회하면서 상용화가 가능한 수준으로 판단되고 있지만, 전력 대비 효율 등 칩 성능이 TSMC 등 경쟁사와 비교해 기대에 미치지 못하는 것으로 파악됐다. 당초 삼성전자는 엔비디아, 퀄컴 등과 2㎚ 공정을 두고 평가를 진행하고 있는 것으로 알려졌다.

4일 업계에 따르면, 삼성전자 파운드리 사업부는 칩 성능을 개선할 수 있는 공정 고도화 방안을 마련하는 데 주력하고 있는 것을 알려졌다. 1㎚ 양산 시기를 2년가량 늦추고 3㎚ 이하 첨단 공정뿐만 아니라 기존 주력 공정의 성능 개선에 집중한다는 방침이다. 반도체 업계 관계자는 “엔비디아와 그래픽처리장치(GPU) 관련 성능 테스트를 진행하고 있지만, TSMC와 비교하면 진척이 더딘 상황”이라며 “퀄컴과 평가하고 있는 제품도 물량 규모가 크지 않아 수익성 개선에 도움이 될 수준은 아니다”라고 했다.

당초 삼성전자가 계획했던 1.4㎚ 공정 도입은 오는 2027년에서 2029년으로 미뤄질 전망이다. 2㎚ 공정에서는 2㎚ 2세대(SF2P) 공정을 고도화하고, 전체 성능을 약 20% 이상 높인 3세대(SF2P+)를 내년 양산한다는 방침이다. 엔비디아와 AMD, 애플, 퀄컴 등 빅테크 기업 물량을 대거 수주한 TSMC와 달리, 삼성전자는 자사 시스템LSI 사업부의 애플리케이션 프로세서(AP)와 국내외 스타트업의 개발 물량 외에는 확보된 고객사가 없는 상황이다.

4㎚ 공정도 전력 대비 효율 성능 등을 20%가량 높인 SF4U 공정을 바탕으로 물량 수주에 주력할 계획이다. 4㎚와 5㎚, 7㎚ 등 기존 공정도 TSMC와 비교하면 칩 성능이 저조하다는 평가를 받았다. 다만, 삼성전자는 공정 가격을 TSMC와 비교해 약 30% 저렴하게 책정하는 방식으로 대응하고 있다. 삼성전자의 해당 공정 수율도 70%를 웃돌고 있다. 하지만 TSMC가 3㎚ 이하 첨단 공정 시장을 장악하는 시점에 기존 공정 가격을 낮추면서 경쟁이 심화됐다.

중국 SMIC와 화홍반도체 등이 약 30% 저렴한 저가 공세를 펼치면서 차별화된 전략이 필요한 상황이다. 아직 중국 기업이 개발하지 못한 7㎚ 이하 공정에서 성능을 극대화해 수주 물량을 확보하겠다는 방침이다. 반도체 업계 관계자는 “4, 5㎚는 TSMC와 경쟁할 수 있는 수준으로 공정을 개선한다고 알고 있다. 아직 SMIC 등 중국 기업들이 개발하지 못한 공정이라 삼성전자가 물량을 수주하기에도 다소 유리한 편”이라며 “단기간에 적자 폭을 축소하는 데 기여할 수 있을 것으로 판단되고 있다”라고 설명했다.

다만 1㎚대 공정 상용화가 지연되면서 차세대 공정 경쟁력이 뒤처질 수 있다는 우려가 나온다. TSMC는 1.6㎚ 공정을 내년 하반기 상용화할 방침인 것으로 전해졌다. 인텔도 삼성전자와 TSMC를 따라잡기 위해 1㎚급 공정에 주력할 계획인 것으로 전해졌다. 로이터는 2일(현지시각) “립부 탄 인텔 최고경영자(CEO)가 애플, 엔비디아 등 대형 고객사를 유치하기 위해 14A(1.4㎚) 공정에 집중하는 방안을 검토 중”이라고 보도했다.

조선비즈

전병수 기자 [email protected]