삼성전자, 2nm 기술 개발에 '총력'
"이미 수율 60%" TSMC 경쟁력 압도적
수율 70% 확보 못 하면 승산 없어

삼성전자가 2nm(나노미터) 공정 수율을 높인 것으로 확인됐다. 제자리를 맴돌던 삼성전자의 2nm 기술 경쟁력이 소폭 제고된 것이다. 다만 시장에서는 대만 TSMC가 이미 2nm 공정에서 압도적인 수율을 확보한 상황인 만큼, 삼성전자가 2nm 경쟁에서 우위를 점하기는 사실상 어려울 것이라는 비관적 전망이 제기된다.

삼성전자 2nm 수율 40% 돌파

10일(이하 현지시각) IT전문 매체 WCCF테크는 삼성 파운드리가 차세대 2nm 공정 기술에서 괄목할 만한 성과를 거두며 파운드리 업계 선두 주자인 TSMC를 바짝 추격하고 있다고 보도했다. 그동안 삼성전자는 3nm GAA(Gate-All-Around) 공정에서 20~30% 수준의 저조한 수율을 기록하며 양산에 어려움을 겪어 왔다. 하지만 새로운 경영진의 지휘 아래 2nm 공정 개발에 박차를 가한 결과, 최근 후공정 업체의 웨이퍼 테스트 단계에서 수율이 40%를 넘긴 것으로 전해졌다.

업계에서는 삼성전자의 2nm 공정에 대한 기대감이 점차 커지고 있다. 업계 1위 TSMC의 생산 라인이 포화 상태에 접어든 가운데, 고객사들이 더 나은 가격 조건을 제시하는 삼성과의 거래를 고려하고 있기 때문이다. 특히 애플, AMD, 엔비디아 등 주요 칩 설계 기업들이 삼성전자의 2nm 공정에 관심을 보이며 '이중 공급' 전략을 검토하고 있는 것으로 알려졌다. 이들 기업이 삼성의 2nm 공정을 실제로 채택할 경우, 삼성전자는 파운드리 시장 점유율을 획기적으로 끌어올릴 수 있을 것으로 전망된다.

TSMC '절대적 선두'

다만 일각에서는 삼성전자가 TSMC와 대등한 입장에서 경쟁하기는 사실상 어려울 것이라는 비관적 전망도 나온다. TSMC는 삼성전자와 달리 이미 2나노 공정에서 60%를 초과하는 안정적인 수율을 확보한 상태다. 이와 관련해 한 업계 관계자는 "일반적으로 파운드리 공정의 수율이 60%에 도달하면 원활한 양산 및 공급이 가능하다고 평가한다"며 "TSMC의 2나노 양산이 시작되는 올해 말까지 수개월 이상 남아 있는 만큼, 실제 양산 시 TSMC의 2나노 공정 수율은 60%를 훌쩍 넘을 가능성이 크다"고 설명했다.

생산 능력도 원활하게 확장되고 있다. 지난달 대만의 경제 매체 커머셜타임즈, 공상시보 등은 "TSMC가 2㎚ 공정 생산량을 올해 연말까지 월 5만 장으로 확대할 계획"이라며 "대만 바오산과 가오슝 공장이 완전히 가동되면 월간 생산량이 8만 장까지 늘어날 것으로 추산된다"고 보도했다. TSMC의 바오산 공장은 이달 1일부터 수주를 받기 시작했으며, 대량 생산은 올해 하반기 첫 주문을 받을 계획이다. 가오슝 공장도 지난달 31일 확장식을 가졌다.

공상시보는 TSMC 2㎚ 공정 칩의 위탁생산 단가가 웨이퍼당 3만 달러(약 4,400만원) 수준이 될 것으로 전망했다. 이는 3㎚ 파운드리 초기 단가보다 50%가량 높은 가격이다. 최근에는 미 행정부의 요구에 대응해 미국 내 반도체 생산 시설에 대한 투자를 확대하고 있어 해당 비용이 반영될 경우 가격은 더욱 상승할 가능성이 있다. 다만 도입 초기부터 고객사의 주문이 대거 몰릴 것으로 예상되는 만큼, 향후 수주에는 큰 어려움이 없을 것으로 보인다.

"주문받으려면 70% 수율 확보해야"

삼성전자가 견고한 TSMC의 벽을 뛰어넘기 위해서는 수율을 대폭 끌어올릴 필요가 있다. 지난달 기술매체 ‘Wccftech’의 오마르 소하일 전문 기자는 “(삼성전자의) 2nm GAA 공정에서 엑시노스 2600의 시험 생산 수율은 30% 수준”이라며 “(삼성전자의) 본격적인 웨이퍼 생산은 수율을 ‘허용 가능한 수준’으로 확장할 수 있는지에 달려 있다”고 했다. 아울러 그는 “최소한 2nm GAA 노드를 통해 고객의 주문을 받기 위해선 70%의 수율을 가져야 한다”고 짚었다.

또한 Wccftech는 올해 3분기까지 GAA 노드 설계가 완료돼야 엑시노스 2600이 향후 출시될 Galaxy S26 시리즈에 적용될 수 있다고 전망했다. 아울러 “삼성은 지난 2022년에 1세대 3nm GAA 공정을 공식 발표할 때도 TSMC보다 관련 분야에서 우위를 점했다”며 “그러나 (나중엔 TSMC보다 뒤처진) 역사가 반복될 가능성도 배제할 수 없다”고 꼬집었다. 앞서 벌어진 3nm 경쟁의 전례를 고려하면 삼성전자가 TSMC를 추월하는 것은 사실상 쉽지 않을 것이란 분석이다.