먹구름 가득한 삼성전자 시스템 반도체 넘버원…이재용 해법은

이재용 삼성전자 부회장(왼쪽 두 번째)이 네덜란드 에인트호번의 ASML 본사에서 반도체 장비를 점검하고 있다. 삼성전자 제공

삼성전자가 글로벌 반도체 업계 1위 수성을 위해 안간힘을 쏟고 있다. 이재용 삼성전자 부회장이 직접 발로 뛰며 영업에 나서는 등 미래 먹거리 찾기에 열중하고 있다. 삼성전자는 2030년 시스템 반도체 분야 1위로 올라서겠다는 비전을 제시했다. 2030년까지 171조원을 투자하는 물량 공세를 예고하고 있지만 불안감을 떨쳐내지 못하고 있다.    
 
좁혀지지 않는 점유율, 장비 확보도 TSMC에 밀려
 
23일 업계에 따르면 시스템 반도체(CPU, 반도체 설계·위탁생산 등의 비메모리 반도체)의 핵심인 파운드리(반도체 위탁생산)다. 삼성전자가 글로벌 1위를 유지하고 있는 메모리 반도체 대비 시스템 반도체 분야는 그 규모가 3배는 크다. 게다가 파운드리 시장은 매년 성장 속도가 가파르다.  
 
시장조사업체 트렌드포스의 조사에 따르면 올해 1분기 파운드리 매출(상위 10개 업체)이 319억5700만 달러(약 41조3800억원)로 2021년 4분기 대비 8.2%나 상승했다. 삼성전자가 파운드리 시장을 잡아야 하는 이유이기도 하다. 삼성전자는 파운드리 분야에서 TSMC(대만)에 이은 2위를 기록하고 있다.      
 
하지만 1, 2위 간 격차가 크다는 점에서 우려를 낳고 있다. 트렌드포스에 따르면 삼성전자는 올해 1분기 매출이 53억2800만 달러로 전 분기 대비 3.9%나 감소했다. 반면 1위 TSMC는 매출이 175억2900만 달러로 전 분기에 비해 11.3%나 증가했다.  
 
시장 점유율로 보면 TSMC가 53.6%로 16.3%인 삼성전자를 압도하고 있다. 1년 전 점유율이 삼성전자 17.4%, TSMC 54.5%로 양사의 격차가 37.3%였다. TSMC의 점유율이 2021년 대비 1%가량 낮아졌지만 삼성전자와의 격차는 0.2%밖에 좁혀지지 않았다.  
 

1위를 추격해야 하는 입장인 삼성전자는 오히려 파운드리 시장 진출을 선언한 ‘반도체 종가’ 인텔에 쫓기는 신세다. 미래 성장동력 확보를 위해 삼성전자는 더욱 고삐를 당겨야 하는 상황이다. 인텔은 지난해 200억 달러(약 26조원)를 투자해 미국 애리조나에 파운드리 공장을 설립한다고 발표한 바 있다.  
 
파운드리 시장에서 중요한 건 장비다. 파운드리는 대규모로 생산해야 단가를 낮추고 승리할 수 있는 규모의 경제가 핵심인 시장이다. 이중 7㎚(나노미터=10억분의 1ｍ) 이하 초미세 반도체 공정 구현에 필수인 극자외선(EUV) 노광장비 확보가 관건이다. 이 EUV 노광장비는 네덜란드 업체 ASML에서 독점 생산하고 있다.  
 
이재용 부회장이 이달 유럽 출장에서 가장 먼저 ASML 본사를 찾은 것도 EUV 노광장비 확보를 위해서다. 이 부회장은 ASML의 피터 베닝크 CEO와 마틴 반 덴 브링크 CTO 등 경영진을 만나 EUV 노광장비 확보에 열을 올렸다. 이와 함께 마르크 뤼터 네덜란드 총리도 만나 장비 공급을 요청했다.   
 
한 대에 2000억~3000억원에 달하는 이 장비는 연간 50대 안팎 정도만 생산된다. 유안타증권에 따르면 지난해 연간 ASML의 EUV 장비 출하량은 48대로 그중 대만의 TSMC가 22대, 삼성전자가 15대를 가져간 것으로 전해졌다. 업계에 따르면 삼성전자는 현재 15대의 EUV 노광장비를 가동하고 있지만 경쟁업체 TSMC는 100대 가량을 운용하고 있는 것으로 알려졌다.  
 
ASML의 올해 예상 장비 출하량은 51대로 TSMC와 삼성전자가 각각 18대와 22대를 확보한 것으로 알려졌다. 이렇게 되면 삼성전자와 TSMC의 EUV 노광장비 보유대수 격차는 점점 벌어질 수밖에 없다.  
 
삼성전자 관계자는 “파운드리 시장이 시스템 반도체의 핵심이다. 미세 공정 EUV 노광장비 보유대수에 따라 생산 라인의 수준과 규모가 결정되기에 현 시점에서는 TSMC를 따라잡는 건 현실적으로 힘들다”고 설명했다.

ASML CEO를 만나 반도체 협력 방안을 논의하고 있는 이재용 삼성전자 부회장.

 
 
GAA 첨단 공정, 삼성바이오로직스 선례 기대    
 
이재용 부회장은 지난해 미국 출장을 통해 텍사스주 테일러시에 170억 달러(약 22조원)를 투입해 제2 파운드리 공장 건설을 확정했다. 삼성전자의 미국 투자 중 역대 최대 규모다. 그런데도 TSMC를 따라잡기에는 역부족으로 보인다.  
 
TSMC는 미국과 일본에 대규모 투자를 통해 반도체 공장을 세우고 있다. 미국 애리조나주에 120억 달러(약 15조6000억원)를 투자하고 일본 구마모토 공장에는 1조1000억엔(10조5000억원)을 쏟아붓는다. 일본 정부는 구마모토 공장 설립에 투자 규모의 40% 정도를 부담한다.
  
파운드리 경쟁이 격화되고 있는 가운데 해외 생산규모 확대가 무엇보다 중요해졌다. 삼성전자가 국내 평택과 미국 텍사스에서 생산한다면 TSMC는 대만을 비롯해 미국, 일본에서 생산 규모를 키워나가고 있다. TSMC는 올해 400억∼440억 달러(약 51조∼56조원)의 설비투자 예산을 잡아 놓는 등 삼성전자보다 더 공격적인 투자에 나서고 있다.
 
류더인 TSMC 회장은 “미국 애리조나주 공장 설립은 계획대로 진행되고 있다. 예정대로 2024년 양산과 운용에 들어갈 것”이라며 “독일 등 유럽 공장 설립과 관련해서는 아직 구체적인 계획은 없다”고 밝혔다.  

파운드리 시장 1위를 달리고 있는 대만 TSMC의 이미지.

 
삼성전자는 기술 초격차를 통해 TSMC와의 간격 좁히기에 나섰다. 차세대 GAA(게이트-올-어라운드) 기술을 조만간 선보일 계획이다. GAA 기반 세계 최초로 파운드리 3나노미터(㎚=10억분의 1ｍ) 공정의 양산에 돌입하게 되는 것이다.  
 
GAA는 기존 핀펫(FinFET) 기술보다 칩 면적을 줄이고 소비전력은 감소시키면서 성능은 높인 신기술로 알려졌다. 지난달 조 바이든 미국 대통령이 삼성전자 평택공장을 찾았을 때 이런 GAA 기반 3나노 시제품에 서명해 화제를 모은 바 있다.  
 
점유율 격차를 따라잡기 위해 삼성전자는 그간 GAA 기술을 적용해 올해 상반기 내 대만의 TSMC보다 먼저 3나노 양산을 시작하겠다는 목표를 제시해왔다. 
 
 
삼성전자 관계자는 “TSMC는 삼성전자와 달리 파운드리에만 집중할 수 있는 사업 구조다”며 “기술력에서 앞서가야 하는 입장인데 그런 면에서 GAA 기술이 중요하다”고 말했다.  
 
삼성전자는 삼성바이오로직스를 세계 1위 바이오 의약품 위탁생산 기업으로 성장시킨 경험이 있다. 삼성바이오로직스는 대대적인 투자를 앞세워 의약품 위탁생산 분야에 뛰어든 지 10년 내 세계 1위 규모를 갖췄다.  
 
삼성전자 관계자는 “반도체 공정의 생산 라인 프로세스와 의약품의 생산 라인 프로세스가 비슷해서 많은 도움이 됐다. 이런 선례가 파운드리 시장에서도 좋은 밑거름이 되길 기대한다”고 밝혔다.  

삼성전자의 세계 최대 규모의 반도체 공장인 평택 2라인 전경.

 
김두용 기자 [e-mail]