[디지털투데이 양대규 기자] 글로벌 파운드리 시장에서 TSMC가 압도적인 1위를 차지하고 있는 가운데, 지난해부터 EUV(극자외선) 7나노(nm) 공정을 개발해 2위로 올라온 삼성전자의 추격이 거세지고 있다. 올해 7나노 양산을 시작한 삼성전자는 IBM, 퀄컴, 엔비디아를 비롯해 오랜 경쟁사인 인텔의 칩셋 수주를 성공하며, 1위 TSMC를 적극적으로 압박하고 있다.

24일 업계에 따르면, 글로벌 파운드리 시장 1위 TSMC와 2위 삼성전자의 올해 2분기 시장 점유율이 1분기와 큰 차이가 없는 가운데, 하반기부터 삼성전자가 TSMC를 본격적으로 추격할 것으로 전망된다.

전문가들은 삼성전자가 최근 퀄컴, 엔비디아, 인텔 등 주요 반도체 업체들로부터 파운드리 수주를 받을 수 있는 이유를 몇 가지 꼽았다. ▲미국과 중국의 무역전쟁 중에도 TSMC가 중국의 화웨이와 거래를 지속하며, 그에 대한 대안이 필요하며 ▲7나노 공정은 TSMC가 먼저 시작했지만, 순수 EUV 공정에서는 삼성전자의 기술력이 높으며 ▲다양한 서비스와 낮은 생산단가로 팹리스 업체들의 니즈를 충족시켰다는 것이다.

2분기 전 세계 파운드리 시장 점유율, TSMC가 49.2% 삼성전자 18.0%

최근 시장조사업체 트렌드포스에 따르면, 2분기 전 세계 파운드리 시장 점유율은 TSMC가 49.2%로 1위를, 삼성전자가 18.0%로 2위를 각각 차지했다. 이어 글로벌 파운드리 8.7%, UMC 7.5%, SMIC 5.1% 등의 순이다.

이는 지난해 점유율과 비슷하다. 트렌스포스가 발표한 2018년 전 세계 파운드리 업체 순위는 TSMC가 점유율 48.1%로 1위, 삼성전자가 19.1%로 2위를 기록했다. 글로벌파운드리 8.4%, UMC 7.2%, SMIC 4.5%의 순으로 2분기 점유율과 큰 차이가 없다.

트렌스포스는 “2분기 19개 파운드리 공장 순위의 상위 5개 업체가 작년과 동일한 수준을 유지했다”며, “나머지 사업체들은 수요는 약하고 아직 소비되지 않은 재고로 꼼짝할 수 없었다. 이것은, 다른 이유들 중에서도, 2분기 총 매출실적을 약 8%의 매출감소를 초래했다”고 점유율이 고착화된 이유를 설명했다.

또한 트렌스포스는 2분기 미중 무역전쟁의 영향으로 TSMC의 실적에 영향을 미쳤다고 강조했다. 미국 상무부가 17일 화웨이에 대한 무역 제제를 선포하며, 퀄컴, 코보, 구글, ARM 등 미국 유수의 공급업체가 화웨이와 거리를 뒀다. 이는 화웨이의 전례없는 판매 절감으로 이어졌고, TSMC 등 파운드리 업체들의 2분기 실적에도 영향을 미쳤다는 것이다.

이에 삼성전자는 반사이익을 얻을 전망이다. 트렌스포스는 “스마트폰과 프로세서 공급망으로 볼 때 삼성이 주력 스마트폰(갤럭시S 시리즈)에 자체 개발한 엑시노스 프로세서를 채택하면 TSMC의 7nm 공정에도 가장 큰 영향을 미칠 것으로 보인다. 삼성전자가 화웨이의 유럽 시장 점유율을 넘겨받으면 TSMC는 퀄컴과 미디어텍 등 고객을 통해 기존 주력 프로세서 시장 점유율을 재취득하기 어려울 것”이라고 설명했다.

초미세공정, EUV 기술력 갖춘 삼성전자가 유리

전문가들은 파운드리 공정이 7나노 이상의 5나노나 3나노 수준까지 초미세화되면, 삼성전자가 TSMC보다 더욱 유리할 것으로 보고 있다. TSMC가 7나노 공정을 삼성전자보다 일찍 도입했지만, TSMC의 기술은 기존의 ArF(불화아르곤) 노광 공정인 반면, 삼성전자는 7나노부터 새로운 EUV 공정을 도입했기 때문이다. 앞으로 개발될 3·5나노 초미세공정에는 EUV가 필수다.

업계에 따르면, 삼성전자가 완전한 EUV 양산을 진행하고 있는 데 비해, TSMC는 완전한 EUV 양산은 진행하지 못하고 있는 것으로 나타났다.

앞서 TSMC는 3분기부터 대량 생산을 시작할 첫 번째 EUV 공정인 7나노+에 대해 ‘몇 개의 중요한 레이어’에서 EUV 노광 방법을 사용한다고 밝힌 바 있다. 6nm는 하나 추가한 EUV 레이어를 사용하며, 5nm는 더 많은 레이어를 추가하며, 공정에 맞춰 EUV의 도입을 늘일 생각이다.

반면 삼성전자의 7nm 이하 미세공정은 모두 EUV 기술을 기반으로 하고 있다. 삼성전자는 올해 초 업계 최초로 EUV 공정을 적용한 7나노 제품 양산을 시작했다. 6나노 공정 기반 제품에 대해서는 대형 고객과 생산 협의를 진행하고 있으며, 제품 설계가 완료되어(Tape-Out) 올해 하반기 양산할 예정이다.

또한 삼성전자는 1장의 웨이퍼에 여러 종류의 반도체 제품을 생산하는 'MPW(Multi Project Wafer) 서비스'를 최신 5나노 공정까지 확대 제공해 고객들이 보다 편리하게 최첨단 반도체를 제작할 수 있도록 지원한다고 밝혔다.

아울러 삼성전자는 파운드리 지원 프로그램 'SAFE TM(Samsung Advanced Foundry Ecosystem)'를 통해 설계 자산(IP) 외에도 공정 설계 키트(PDK, Process Design Kit), 설계 방법론(DM, Design Methodologies), 자동화 설계 툴(EDA, Electronic Design Automation) 등 5나노 공정 기반 제품 설계를 돕는 디자인 인프라를 제공한다.

퀄컴·엔비디아·IBM·인텔, TSMC에서 삼성전자로

삼성전자의 이런 전략은 TSMC의 고객들의 마음을 돌리게 한 계기가 됐다. 퀄컴은 지난해 7나노 공정을 최초로 시작한 TSMC에 스냅드래곤855 생산을 맡겼다. 하지만 올해 하반기 삼성전자가 6나노 공정 양산을 시작하기로 하며 차세대 스냅드래곤865 생산을 삼성전자와 함께 하기로 했다.

엔비디아도 차세대 GPU ‘암페어’ 생산을 그동안 함께한 TSMC가 아닌 삼성전자의 7나노 공정에 위탁했다. IBM도 서버용 CPU를 삼성전자에 의뢰했으며, 인피니언과 AMD도 삼성전자 파운드리 사업부의 고객이 될 가능성이 크다.

또한 최근에는 인텔이 14나노 제품을 삼성전자에 위탁을 할 것이라는 이야기도 나오고 있다. 톰스 하드웨어는 “우리 소식통에 따르면, 인텔과 삼성전자는 협상을 벌이고 있지만, 이번 협상은 아웃소싱이 훨씬 쉬운 단순한 디자인, 칩셋에 초점을 맞추고 있다”며, “이 같은 움직임은 인텔이 14나노 생산능력 부족으로 지난해 칩셋용 22나노 노드로 복귀한 것을 감안하면 일리가 있다”고 보도했다.