삼성전자 파운드리 3나노 GAA공정으로 TSMC 추격할수 있나?

올해 상반기부터 삼성전자가 파운드리 산업에서 차세대 핵심 기술인 3 나노 GAA 공정 제품을 올해 상반기 양산할 것으로 계획하고 있습니다. 삼성전자는 첨단 공정을 통하여 업계 선두인 TSMC를 추격하려는 모습을 보이고 있는 만큼 과연 TSMC와의 격차를 줄일 수 있을지 알아보도록 하겠습니다. 

 

 

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목차

1. 삼성전자의 3 나노 GAA 공정
2. 현재 삼성전자와 TSMC의 파운드리 격차
3. 삼성전자의 파운드리 전망

1. 삼성전자의 3 나노 GAA 공정

 

삼성전자가 3나노 공정을 업계 선두인 TSMC보다 빠르게 양산할 것으로 계획되고 있습니다. 현재 삼성전자의 계획에 따르면 삼성전자의 3 나노 양산은 올해 상반기에 진행될 것으로 계획되고 있으며 TSMC의 경우 기존에는 올해 하반기에 양산할 것으로 계획되었지만 최근 수율 문제로 인하여 3 나노 제품 양산이 지연된 것으로 알려지고 있습니다. 따라서 삼성전자의 경우 3 나노시장을 선점적으로 공략할 수 있는 기회를 잡게 되었으며 선점효과를 누릴 수 있을 것으로 보이고 있습니다. 

 

특히 삼성전자의 3 나노 공정은 기존의 핀펫 기술을 활용한 3 나노 제품인 핀펫보다 이론상으로 한 단계 업그레이드되었다고 평가받고 있는 GAA기술을 활용한 3 나노 공정이기 때문에 업계에서는 기술력에서 완벽하게 앞서지는 못하나 일부적인 부분에서는 TSMC의 제품보다는 좋은 성능을 낼 수 있을 것으로 전망되고 있습니다. 파운드리 산업에서는 같은 공정을 사용하더라도 완성품 부분에서 성능의 차이가 존재하고 있습니다. 현재 삼성전자와 TSMC를 비교하게 되면 일반인들은 잘 느끼지 못하지만 엔지니어적으로는 TSMC의 제품이 기술력에서는 앞서고 있는 것으로 평가되고 있습니다.

 

GAA란 기존의 핀펫 공정이 3면에서 채널과 게이트가 접하는 부분을 업그레이드하여 게이트가 채널 4면을 둘러싸게 만든 방식입니다. 이를 통해 저전력, 고효율을 개선할 수 있을 것으로 전망되고 있는 기술입니다. 삼성전자는 지난 삼성 파운드리 포럼 2021을 통해 삼성전자의 3 나노 GAA기술 공정을 발표하였으며, 삼성전자에 따르면 삼성전자의 독자적인 MBCFet(Multi Bridge Channel FET) 구조를 적용한 3 나노 GAA공정은 기존 핀펫 대비 성능은 30%가 향상되며 전력 소모는 무려 50%가 감소, 면적은 35%가 감소될 것으로 기대하고 있습니다.  

 

2. 현재 삼성전자와 TSMC의 파운드리 격차

코로나 이후 전자제품 산업에서의 이례적인 수요 증가가 일어나며 현재 반도체 공급난이 지속되고 있는 모습을 보여주고 있습니다. 특히 선단 공정(7 나노 이상) 제품은 업계 선두인 TSMC와 삼성전자만이 생산이 가능하기에 두 기업의 공장 가동률은 100%인 것으로 알려지고 있습니다. 이러한 이유로 최근 두 기업은 공장 증설을 지속적으로 발표하는 모습을 보여주고 있습니다.

 

삼성전자와 TSMC의 선단공정에서의 격차는 크지 않는 것으로 알려지고 있습니다. 구체적인 통계는 없지만 업계에서는 선단 공장에서 TSMC가 60%를 차지하고 있다고 판단하고 있으며 삼성전자의 경우 40%를 차지하며 삼성전자가 선단 공정에서는 TSMC를 빠르게 쫓아온 것으로 알려지고 있습니다. 

 

대만의 시장조사업체인 트렌드 포스의 집계에 따르면 파운드리 산업은 2019년 3분기 이후부터 성장세를 유지하고 있는 모습을 보여주고 있으며 지난 3분기까지 9분기 연속으로 성장한 것으로 알려지고 있습니다. 또한 점유율(매출액 기준) 측면에서는 대만의 TSMC가 53.1%를 기록하였으며 전 분기 점유율 대비 0.2% 포인트 성장한 것으로 알려지고 있습니다. 그 뒤로는 삼성전자가 17.1%의 점유율을 기록하고 있으며 직전 분기 점유율 대비 0.2%포인트가 하락한 것으로 알려지고 있습니다.

 

삼성전자와 TSMC가 선단 공정에서의 차이는 많이 좁혔지만 전체적인 시장에서는 아직 따라잡아야 할부분이 많은 것으로 보입니다. 특히 레거시 반도체의 경우 TSMC와 삼성전자의 차이는 매우 크게 벌어진 것으로 알려지고 있으며, 삼성전자가 TSMC를 넘어서기 위해서는 아직 가야 할 길이 많이 남아있는 것으로 보입니다. 

 

3. 삼성전자의 파운드리 전망

최근 TSMC가 3 나노 공정의 지연을 발표한 것은 삼성전자로서는 상당한 기회가 될 것으로 보입니다. TSMC에 3 나노 제품을 맡긴 업체는 애플, 인텔, 퀄컴, 엔비디아가 있으며 이들 업체는 TSMS의 지연으로 인하여 계획에 상당한 차질을 빚게 될 것으로 생각합니다. 이에 삼성전자는 영업을 통해 3 나노 고객을 빠르게 확보할 수 있는 기회를 마련한 것으로 보입니다. 다만 삼성전자 역시도 수율 문제가 지속적으로 제기되고 있는 상태에서 새로운 고객을 확보하기는 쉽지는 않을 것으로 보입니다. 다만 업계에서 3 나노 제품을 유일하게 만드는 업체가 삼성전자이기 때문에 펩리스 업체가 3 나노 제품을 생산하기 위해서는 무조건적으로 삼성전자에 수주를 맡겨야 하는 상황이 되었습니다.

 

이번 3 나노 공정을 빠르게 가는 것은 분명히 삼성전자에게는 기회가 될 수 있습니다. 다만 3 나노 공정을 빠르게 양산하였다고 해서 전체 점유율이 크게 좁혀지지는 않을 것으로 보입니다. 첨단 공정으로 갈수록 수율은 더욱 떨어지고 완성품 개수 역시 제한적이기에 한 번에 TSMC를 따라잡을 수 있지는 못할 것으로 보입니다. 하지만 선단 공정만을 따로 보게 된다면 TSMC가 3 나노 제품 생산을 시작하기 전까지는 일시적으로 선단 공정의 점유율은 상당히 좁혀질 것으로 보입니다. 다만 삼성전자가 TSMC가 3 나노 제품을 양산하기 전까지 수율이나 기술적인 면을 증명하지 못한다면 선점효과는 사라질 수 있을 것으로 보입니다. 지금까지 삼성전자의 3 나노 GAA공정과 TSMC와의 격차, 그리고 파운드리 전망에 대해서 알아봤습니다. 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.