TSMC, 내년 상반기 5나노 양산 목표..3나노 공장 건설 추진
삼성, 7나노 EUV 양산에 5나노 개발하고도 '日리스크' 우려

글로벌 파운드리(반도체 위탁생산) 시장 1위인 대만의 TSMC와 그 뒤를 쫓는 삼성전자/뉴스1 © News1

(서울=뉴스1) 주성호 기자 = 반도체 파운드리(수탁생산) 부문 세계 1위인 대만의 TSMC가 이르면 내년 상반기부터 '5나노(㎚)' 공정을 적용한 칩 양산에 돌입할 것으로 전망된다. 이 반도체는 2020년 하반기 출시되는 애플의 최신 스마트폰에 탑재될 것으로 보인다.

TSMC는 지난해말부터 대만에 건설중인 세계 최초 3나노 파운드리 공장에 대한 투자도 예정대로 진행 중이며 지난 6월에는 선행 투자 개념으로 2나노 연구개발(R&D)에도 착수한다고 밝혔다.

업계 선두를 뒤쫓는 '추격자' 신세인 삼성전자는 일본의 반도체 핵심소재 수출규제 강화 조치로 사실상 손발이 묶여버리고 말았다. 퀄컴, 엔비디아, AMD 등 유수의 글로벌 기업들을 고객사로 유치하고도 예상치 못한 '변수'로 인해 시장 점유율 하락이 우려되는 상황이다.

25일 업계와 외신 등에 따르면 TSMC는 이르면 2020년 1분기부터 대만 타이난(Tainan) 사이언스파크에 위치한 공장에서 5나노(㎚·1나노는 10억분의 1m) 반도체 양산을 시작할 것으로 예상된다.

지난해 하반기부터 기존 불화아르곤(ArF) 기반으로 7나노 반도체를 생산한 TSMC는 올 상반기부터 EUV(극자외선) 공정을 도입했다. 반도체 웨이퍼에 회로를 그리는 '노광' 공정에서 빛을 쏘는 소재인 불화아르곤은 빛의 파장이 193나노다. EUV는 불화아르곤보다 빛의 파장이 14분의 1 수준으로 작은 13.5나노대로 급격히 줄어든다. 두꺼운 크레파스로 그리던 그림을 얇은 볼펜으로 제작하는 셈이다. 파장이 길이가 짧아 미세한 회로를 그릴 수 있어 웨이퍼당 생산 효율과 제품의 성능도 개선되는 것이다.

업계에선 TSMC가 현재 5나노 EUV 공정 시험생산에 돌입했으며 내년 상반기엔 대량생산 체제를 갖출 것으로 보고 있다. TSMC의 주요 고객사가 애플, 하이실리콘(화웨이의 자회사)인 점을 감안하면 2020년 출시되는 애플과 화웨이의 스마트폰에 5나노 반도체가 탑재되는 셈이다.

TSMC는 5나노 이하 공정 개발에도 속도를 내고 있다. 대만 IT전문지 디지타임스에 따르면 TSMC는 지난해 하반기 대만 당국의 승인을 받은 타이난 지역의 3나노 공장 건설이 순차적으로 진행하고 있으며 신주(Hsinchu) 지역에 추가 건립도 계획 중인 것으로 전해진다. 지난 6월에는 타이난의 R&D센터에서 2나노 공정 개발에도 착수했다고 밝혔다. 현재까지 밝힌 로드맵대로면 TSMC는 2022년 3나노, 2024년에 2나노 반도체 양산 체제를 갖출 것으로 관측된다.

문재인 대통령이 지난 4월 30일 오후 경기 화성 삼성전자 화성사업장에서 열린 '시스템반도체 비전 선포식'에서 이재용 삼성전자 부회장을 비롯한 관계자들과 박수를 치고 있다. (청와대 제공) 2019.4.30/뉴스1

파운드리 시장에서 TSMC를 뒤쫓고 있는 삼성전자도 올 상반기까지만 하더라도 미세공정 개발에 속도를 높였다. 지난 4월 화성캠퍼스 S3라인에서 업계 최초 7나노 EUV 기반 반도체 양산을 시작했다. 7나노 이하에선 5나노 EUV 공정 개발도 마쳤고 6나노 공정 기반 제품에 대해선 고객사와 생산 단계를 협의 중인 상태다.

파운드리 시장에선 유명 고객사를 확보하는 것이 관건인데, 삼성전자는 지난해 퀄컴을 시작으로 IBM, AMD, 엔비디아 등 글로벌 IT기업들의 수주를 따내는 데도 성공했다. 이재용 삼성전자 부회장은 지난 4월 화성캠퍼스에서 문재인 대통령이 참석한 가운데 열린 7나노 반도체 출하식에서 "(대통령이) 말씀하신 대로 메모리에 이어서 파운드리를 포함한 시스템 반도체 분야에서도 확실한 1등을 하겠다"면서 2030년까지 133조원을 투자하는 '반도체 비전 2030'을 발표하기도 했다.

하지만 최근 반도체 업계에서는 파운드리 시장에서 삼성전자의 '초격차' 전략이 일본의 수출규제 조치로 타격을 입을 것이란 우려가 심각하게 나오고 있다. 일본이 한국으로 수출규제 강화 품목으로 꼽은 것 중 하나가 포토레지스트인데 이 중에서 메모리용은 정상 수입되고 있으나 EUV용은 공급이 막힌 것으로 전해졌다. 현재는 삼성전자가 보유중인 재고 물량으로 버티고 있으나 일본의 규제 조치가 장기화될 경우 7나노 이하 EUV 첨단 공정 반도체 생산 자체가 중단될 가능성도 배제할 수 없다는 지적이다.

TSMC와 삼성전자의 향후 시장 점유율 추이에도 관심이 쏠릴 것으로 보인다. 대만 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 지난 1분기 기준 TSMC와 삼성전자의 파운드리 매출 기준 점유율은 각각 48.1%, 19.1%인 것으로 추산된다. 삼성전자는 반도체와 디스플레이 사업을 전담하는 DS(디바이스솔루션)부문에서 Δ메모리 Δ시스템LSI Δ파운드리 등 각 사업부별 세부 실적을 따로 공개하진 않는다.

반도체 업계 한 관계자는 "삼성전자는 치열한 연구개발과 영업 경쟁으로 글로벌 고객사를 확보하고도 일본의 수출규제로 파운드리 시장에서의 경쟁력 확대에 제동이 걸렸다"며 "삼성전자의 파운드리 영토 확장이 중단될 경우 정부의 시스템 반도체 육성 전략에도 영향이 미칠 수밖에 없어 보인다"고 말했다.

sho218@news1.kr