[디지털투데이 양대규 기자] 반도체 파운드리 시장에서 업계 1위인 TSMC를 향한 삼성전자의 추격이 본격화될 전망이다. 최근 퀄컴이 차세대 모바일 AP(애플리케이션 프로세서) 스냅드래곤 865와 765, 765G를 발표한 가운데, TSMC와 삼성전자의 파운드리의 7nm EUV를 통해 생산할 것으로 기대되기 때문이다.

17일 업계에 따르면 퀄컴은 플래그십 스마트폰을 위한 스냅드래곤 865는 TSMC를 통해, 미드레인지급 스마트폰을 위한 스냅드래곤 765, 765G는 삼성전자 파운드리를 통해 각각 생산할 전망이다. 모두 7nm EUV 공정을 이용해 진행된다.

퀄컴의 스냅드래곤 865는 갤럭시S11 등 플래그십 스마트폰에 탑재될 예정이다. 스냅드래곤 855 대비 성능이 +25% 향상되고 에너지 효율이 +25% 정도 개선될 전망이다. 하지만 5G 모뎀을 결합한 원칩으로 생산되지는 않는다. 따라서 내년 플래그십 스마트폰에는 AP와 5G 모뎀이 각각 2개의 칩으로 탑재될 전망이다. 또한 5G 모뎀을 사용하기 위해 8~12GB DRAM이 장착될 것으로 보인다.

스냅드래곤 765·765G는 미드레인지급 스마트폰에 탑재될 것으로 예상된다. 5G 모뎀칩을 내장했고 전작 스냅드래곤 730 대비 GPU 성능이 +20% 이상 향상됐다. DRAM의 탑재량도 최대 12GB까지 지원하고 있다. 또한 카메라 성능을 195MP까지 지원한다.

박유악 키움증권 연구원은 스냅드래곤 765, 765G에 대해 “중가 스마트폰에서의 고화소 CIS(CMOS 이미지 센서) 수요 성장을 이끌 것으로 기대된다”며 “스냅드래곤 865와 달리 LPDDR4x만을 지원하기 때문에, 내년도 갤럭시A 등의 중가 스마트폰에 LPDDR5 DRAM이 탑재될 가능성은 매우 낮아 보인다”고 분석했다.

TSMC, 7nm EUV 생산 리더십 가지고 있어

현재 TSMC와 삼성전자 모두 ASML의 EUV(극자외선) 노광장비를 사용한 5nm와 3nm의 상용화를 준비 중이다. 7nm 공정의 상용화는 모두 끝나, 양산체제에서 수율을 높이고 있는 시점이다.

올해 초 업계는 삼성전자가 EUV를 먼저 도입하며, TSMC와의 기술 격차를 벌릴 것으로 기대했다. 하지만 반도체 업체들은 순수 파운드리 회사로 파운드리 업계에서 1위를 오래 유지한 TSMC에 손을 들어줬다.

TSMC는 새로운 EUV 장비가 아닌 ArF(불화아르곤) 노광장비를 이용한 7nm 생산 노하우를 바탕으로, 7nm+로 불리는 EUV 공정으로의 전환까지 부드럽게 진행해 업체들의 신뢰를 쌓았다. 반면, EUV를 최초로 도입한 삼성전자는 기술적인 리더십은 갖췄지만, 파운드리 운용 등에 대해서는 아직 TSMC에 비해서 역사가 짧다는 단점이 있다. 삼성전자가 파운드리 업계에서 2위를 기록한 것은 불과 1년이 채 되지 않았다.

지난 10월 아레테 리서치의 선임 분석가인 짐 폰타넬리는 "TSMC는 EUV 공정을 확실히 주도하고 있다"고 강조했다. 폰타넬리에 따르면, 삼성전자는 지난해 말 7LPP 노드를 탑재한 EUV를 도입했으며, 내부적으로 삼성전자의 애플리케이션프로세서(AP)와 퀄컴 제품에 생산량이 사용됐을 가능성이 있지만 대량 생산은 아닌 상황이다. 그는 “삼성전자는 내년에 6nm, 2021년에 5nm의 EUV 개발 계획을 세우고 있다”고 말했다.

폰타넬리는 "중요한 문제는 웨이퍼 양”이라며, “삼성은 휴대폰 AP에 대해 내부 볼륨이 보장돼 있지만, 주요 고객인 퀄컴을 비롯한 제한된 고객 수준을 가졌다"며, “삼성은 퀄컴 사업 일부를 TSMC에 빼앗길 수도 있다”고 강조했다.

현재 EUV 생산 로드맵을 밝힌 회사는 TSMC, 삼성, 인텔 등 3개 칩 제조사가 전부다. 7nm EUV를 양산 중인 삼성전자와 TSMC와 달리, 인텔은 2021년쯤 될 7nm EUV를 제대로 도입할 것으로 전망된다.

삼성전자, '퀄컴 효과'로 파운드리 수익 증가할 것

전문가들은 삼성전자가 파운드리 시장에서 TSMC를 넘어서기는 한동안 어렵겠지만, 퀄컴 스냅드래곤을 시작으로 7nm EUV 양산에서 본격적인 수익을 창출할 것으로 보고 있다.

박 연구원은 “2019년 4분기는 해당 공정(7nm EUV)의 초기 램프업 비용이 발생하며 수익성이 다소 부진할 것으로 예상되지만, 가동률이 올라가는 2020년 1분기에는 비메모리 부문의 실적 개선을 이끌 것”이라고 분석했다.

이어 “’7nm EUV 공정의 웨이퍼 판매 가격($10,000/개 수준)'과 '7nm 공정 웨이퍼 캐파(20K/월, 키움증권 예상치)'를 감안하면, 스냅드래곤 765·765G 양산으로 인한 삼성전자의 파운드리 부문의 매출액은 분기 7000억 원 수준이 발생될 것으로 예상된다”며, “삼성전자의 파운드리 부문 총 매출액은 2018년 4.8조 원에서 2021년 7.7조 원으로 크게 성장할 전망”이라고 덧붙였다.