구글 5세대 AP칩 낚아챈 TSMC… 3나노 수율 사활 건 삼성

구글이 삼성에 맡겨왔던 스마트폰 모바일 애플리케이션 프로세서(AP) 제조를 내년부터 TSMC의 3나노미터(1nm=10억분의1m) 공정으로 '환승'할 것으로 알려지면서 삼성전자 파운드리(반도체 위탁생산)를 바라보는 우려의 시선이 깊어지고 있다. 2·4분기 영업이익 10조원대 회복의 주역인 메모리 분야와 달리 비메모리분야의 고전이 올해 삼성 반도체 실적의 최대 변수로 떠올랐다.

■구글도 TSMC 3나노 채택

7일 반도체업계와 외신에 따르면 최근 대만 TSMC와 구글은 내년 출시 예정인 차세대 스마트폰 '픽셀 10' 시리즈에 탑재할 5세대 AP 칩 '텐서 G5칩' 양산을 위한 '테이프 아웃' 단계에 들어섰다.

테이프 아웃은 반도체 양산 직전 단계로, 최종 설계 도면이 양산 라인으로 투입되는 단계다.

2021년부터 삼성전자는 구글과 '반도체 동맹'을 맺고 픽셀 시리즈에 탑재할 텐서 칩을 공급했다.

2022년 출시한 픽셀8 시리즈용 '텐서 G3'은 삼성전자의 5나노 공정으로 생산됐다. 다음 달 출시 예정인 픽셀9 시리즈에 탑재할 4세대 AP인 '텐서 G4'의 생산도 삼성전자의 4나노 파운드리가 맡았다.

대만 언론들은 "TSMC가 3나노에서 삼성을 상대로 수율(양품 비율)이나 성능에서 우위를 차지했다"고 이유를 설명했다. 텐서 G5는 TSMC의 3나노미터 파운드리 공정을 통해 생산되며 기존 제품(텐서 G4칩) 대비 성능이 대폭 개선될 전망이다. 구글은 이를 통해 고급 인공지능(AI) 스마트폰 시장에서 역량을 높인다는 복안이다.

업계에서는 구글이 글로벌 스마트폰 시장에서 차지하는 비중이 크진 않지만, 구글마저 이탈하면서 3나노 빅테크 고객사 확보에 난항을 겪고 있는 삼성전자 파운드리의 이미지에 부정적 영향을 미칠 수 있다는 우려가 나온다.

시장조사기관 카운터포인트리서치에 따르면 1·4분기 글로벌 생성형 AI 스마트폰 시장에서 구글의 픽셀 8 프로는 점유율 2.2%로 10위에 올랐다.

빅테크의 TSMC 쏠림 현상은 초미세공정으로 갈수록 심화되고 있다. TSMC는 테슬라의 AI 슈퍼컴퓨터 '도조'와 애플 2·3나노 공정용 칩도 독점하고 있다.

■삼성, 3나노 수율 안정화만이 해법

2·4분기 삼성전자 반도체(DS)부문은 메모리반도체 업황 호조로 깜짝 실적을 거뒀으나, 비메모리는 여전히 적자인 것으로 추정된다.

파운드리는 특히 선단 공정에서는 TSMC 쏠림 현상으로 낮은 가동률을 기록하는 가운데, 레거시(성숙) 공정에서 중국 업체들의 공격적인 가격 인하까지 겹치면서 '샌드위치' 신세에 빠졌다.

한편, 삼성전자는 오는 9일 반도체 공정 기술 로드맵을 소개하고 사업 경쟁력을 알리는 연례 행사인 '삼성 파운드리 포럼'을 북미에 이어 서울에서 개최할 예정이다.

이번 행사에서 삼성전자는 AI 반도체 관련 기술 전략들이 대거 공개할 예정이다. 아울러 삼성전자의 최대 강점인 파운드리와 메모리, 어드밴스드패키징(AVP) 등 AI 칩 생산을 위한 '턴키(일괄생산)' 서비스를 강조할 전망이다.

업계 관계자는 "삼성이 TSMC를 뛰어넘을 수율과 성능을 내세워야 하는데 쉽지 않은 상황"이라면서 "게이트올어라운드(GAA) 공정의 성숙과 수율 관리에 총력을 기울여야 한다"고 말했다. [e-mail] 김준석 기자