삼성전자, 차세대 2나노 AP ‘엑시노스 2600’ 앞세워 TSMC 독점 구조에 도전장

2나노 GAA 공정 적용, 삼성 파운드리 시험대
벤치마크 성능 우수, 갤럭시 S26 탑재 유력
파운드리 수익성 개선·공정 신뢰도 제고 기대

글로벌 모바일 애플리케이션프로세서(AP) 시장에서 낮은 수율로 고전하던 삼성전자가 차세대 AP 엑시노스 2600을 내세워 본격적인 공략에 나섰다. 엑시노스 2600은 업계 최초로 2나노(nm·10억분의 1m) 미세 공정이 적용되는 AP로, 삼성전자 2나노 파운드리(반도체 위탁생산) 공정의 완성도를 가늠할 시험대가 될 전망이다. 업계에서는 엑시노스 2600이 갤럭시 S26 시리즈에 탑재될 가능성이 높은 만큼, 파운드리 사업의 수익성 개선과 공정 신뢰도 제고에 핵심 역할을 할 것으로 기대하고 있다.

엑시노스 2600, 성능 목표치 85% 달성

10일 반도체업계에 따르면 현재 삼성전자와 TSMC가 동시에 2나노 상용화를 앞둔 가운데, 내년부터 차세대 2나노 공정 기반의 인공지능(AI) 시장의 경쟁이 한층 치열해질 것으로 전망된다. 기존 3나노 공정에서는 TSMC가 안정적인 공정을 기반으로 삼성전자 대비 우위를 점하며 주요 AP 제조사 물량을 공급한 반면, 삼성전자는 수율에서 밀리면서 고객 확보에 어려움을 겪었다. 하지만 2나노 공정에서는 삼성전자가 차세대 AP 엑시노스 2600을 앞세워 경쟁에 신호탄을 쐈다.

앞서 삼성전자 시스템LSI사업부는 지난달 엑시노스 2600 개발을 마무리하고 이달 양산 공급을 시작했다. 해당 칩셋은 갤럭시 S26 시리즈에 적용될 예정이다. 최상위 라인업인 울트라 모델에도 4년 만에 진입할 것으로 예상되고 있다. 특히 엑시노스 2600은 삼성 파운드리에서 2나노 GAA(게이트올어라운드) 공정 기반으로 양산되는 첫 제품으로, 삼성전자 파운드리 2나노 공정의 완성도를 살펴볼 수 있는 시금석이 될 것이라는 게 업계의 중론이다. 엑시노스 2600에 적용된 삼성 2나노 공정 성능은 현재 목표치의 85%를 달성한 것으로 전해진다.

속도·전력 효율성 등, TSMC 3나노 앞서

엑시노스 2600은 성능 면에서도 큰 관심을 모으고 있다. 지난달 29일(현지시간) 벤치마크 사이트 긱벤치에는 엑시노스 2600으로 보이는 기기의 벤치마크 결과가 포착됐다. 해당 기기는 싱글코어 4,217점, 멀티코어 1만3,482점으로 최근 유출된 벤치마크 결과 중 가장 높은 점수를 보였다. 이전에 유출됐던 엑시노스 2600의 구형 엔지니어링 샘플(싱글 3,455점, 멀티 1만1,621점)과 비교해 싱글코어는 22%, 멀티코어는 16% 향상된 수치로, 스마트폰 SoC(System on Chip) 부문에서 최고 성능을 기록할 가능성을 보였다는 평가다.

특히 프라임 코어의 최고 클럭 속도가 4.20기가헤르츠(GHz)에 이르렀는데 이는 애플 A19 프로나 스냅드래곤 8 엘리트 젠 5 보다 높은 수준이다. 엑시노스 2600은 1개의 프라임 코어(4.20GHz), 3개의 성능 코어(3.56GHz), 6개의 효율 코어(2.76GHz)로 구성된 ‘1+3+6’ 데카 코어 CPU 구조를 갖춘 것으로 전해졌다. 아직 최적화가 완료되지 않은 제품임을 고려하면 향후 성능 개선 여지도 남아 있다. 업계에서는 이 수치가 테스트용 오버클럭 설정일 가능성이 높으며, 실제 양산 제품에서는 발열 관리 등을 위해 다소 하향 조정될 것으로 보고 있다.

물론 벤치마크 점수가 곧 성능과 비례하는 것은 아니다. 전성비, 발열, 성능 지속력 등이 AP의 성능을 좌우하는 중요한 요소기 때문이다. 다만 전력 효율성 측면에서는 긍정적인 평가가 나온다. 기술 전문 미디어 WCCF테크는 "엑시노스 2600이 긱벤치 멀티코어 테스트를 7.6W의 보드 전력으로 완료해, TSMC 3나노 공정 기반의 애플 A19 프로에 비해 59% 적은 전력을 소비했다"며 "2나노 노드 미세화와 기존 핀펫(FinFET) 구조 대비 누설 전류를 줄인 GAA 구조 채택이 전력 효율 향상으로 이어졌다"고 보도했다.

테슬라·애플 등 美 빅테크 공급 물량 확보

엑시노스 2600에 대한 긍정적인 평가가 나오면서 업계 분위기도 한층 개선된 모습이다. 업계에서는 엑시노스 2600이 갤럭시 S26 시리즈에 탑재되면 파운드리 부문의 수익성 향상과 함께 TSMC와의 격차를 좁히는 계기가 될 것으로 보고 있다. 나아가 삼성전자 파운드리의 공정 신뢰 향상과 추가 수주 확보로 이어질 가능성이 크다.

이미 글로벌 빅테크와의 협력 소식도 이어지고 있다. 최근 삼성전자는 테슬라와 22조8,000억원 규모의 완전자율주행칩 AI6 공급 계약을 체결했다. 해당 칩은 2026년 하반기 미국 텍사스 테일러 공장에서 양산된다. 삼성전자는 TSMC가 독점하던 A15 공정에도 일부 참여해 물량을 확보한 것으로 전해진다. 애플과도 차세대 이미지센서 공동 개발에 들어갔다. 삼성전자는 미국 현지에서 애플 기기 성능을 최적화한 칩을 공급할 예정이다. 엔비디아와는 ‘NV링크퓨전’ 생태계 파트너로 합류해 GPU 기반 AI 공정 협력을 추진하고 있다.

퀄컴과의 협력 재개 가능성도 제기된다. 삼성전자는 퀄컴에 2나노 공정 기반 샘플을 공급 중이다. 퀄컴은 2022년 발열과 수율 문제로 생산을 전면 TSMC에 맡겼지만, 최근 공급망 안정화와 원가 경쟁력을 이유로 삼성전자로의 회귀를 검토하는 것으로 알려졌다. 업계에 다르면 삼성전자의 2나노 공정 수율은 올해 초 30%에서 최근 50% 수준으로 개선됐다. 삼성전자는 텍사스 테일러 공장을 글로벌 고객 대상 첨단 공정의 수주 거점으로 낙점하고 내년부터 해당 공정에서 2나노 공정을 본격 가동한다는 계획이다.