TSMC·삼성·라피더스, 2나노 반도체 양산 경쟁 가속... 파운드리 시장 '지각변동'

글로벌파운드리-UMC 합병설, 인텔-TSMC 합작법인 '루머' 확산
AI 수요 증가로 첨단 공정 개발 속도 높여

2021년 5월 6일 국제 비즈니스 머신 코퍼레이션의 2나노미터 트랜지스터 기술로 만든 칩이 들어 있는 실리콘 웨이퍼 모습. 사진=로이터

글로벌 웨이퍼 파운드리 시장이 본격적인 재편 국면에 접어들었다. 전 세계적 인공지능(AI) 수요 급증으로 첨단 공정 개발이 가속화되는 가운데, 업계 주요 기업 간 합병 및 제휴 움직임이 포착되고 있다.

시장조사기관 트렌드포스가 지난 11일(현지시각) 발표한 보고서에 따르면, 복잡한 국제 정세와 양극화된 시장 수요 속에서 글로벌 파운드리 산업은 잦은 인사이동과 합병 루머가 특징인 재편성 시기에 진입했다. 이와 함께 올해부터는 2나노미터(nm) 칩의 양산 또는 시험 생산이 시작될 것으로 전망이다.

이런 가운데 최근 보도에 따르면 삼성전자 DS(Device Solutions) 사업부가 파운드리 사업부 직원을 대상으로 '정기 모집' 공고를 게시했다. 삼성전자는 파운드리 사업에서 두 자릿수 인력을 메모리 제조 기술 센터, 반도체 연구소, 글로벌 제조 및 인프라 부문으로 이전할 계획이다.

업계 관계자는 "이러한 인력 재배치는 고대역폭 메모리(HBM) 부문에서 삼성전자의 경쟁력을 강화하기 위한 것"이라고 밝혔다. 반도체 연구소는 새로운 직원을 채용함으로써 HBM 및 패키징 기술 분야의 연구개발(R&D) 리더십을 강화하는 것을 목표로 하며, 글로벌 제조 및 인프라 사업부는 HBM과 신제품에 대한 측정, 분석 및 장비 기술을 강화하는 데 집중할 것으로 알려졌다. 삼성전자는 HBM4의 품질 경쟁력 제고를 위해 노력하고 있으며, 올해 하반기 HBM4 제품의 개발과 양산에 성공할 계획이다.

최근 다른 외신 보도에 따르면 두 가지 주요 합병 루머가 시장 관심을 모으고 있다. 첫째는 글로벌파운드리(GlobalFoundries)와 UMC(United Microelectronics Corporation)가 TSMC에 필적할 수 있는 더 큰 기업을 만들기 위해 잠재적인 합병을 평가하고 있다는 것이다. 둘째는 인텔과 TSMC가 미국에서 인텔의 칩 제조 공장을 운영하기 위한 합작 투자를 형성하는 "예비 합의"에 도달했다는 내용이다.

관련 4개 회사는 이에 대해 확정적인 답변을 내놓지 않았으나, 업계에서는 협업이 파운드리 부문의 주요 트렌드가 될 것으로 보고 있다. 반도체 제조에 수반되는 높은 비용과 긴 개발 주기를 고려할 때, 파트너십은 생산 능력 확장이나 새로운 시장 진입을 원하는 기업들에게 매력적인 옵션이 될 수 있다는 분석이다. 이러한 제휴는 비용과 위험을 공유하는 데 도움이 되며, 궁극적으로 글로벌 파운드리 산업의 경쟁 환경을 재편할 수 있다.

한편, AI가 반도체 부문의 수요와 기술 업그레이드를 촉진함에 따라 파운드리 기업들은 첨단 노드 및 패키징 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 이런 상황에서 2nm 공정은 올해 중요한 이정표를 달성할 것으로 예상된다.

TSMC는 지난 1일부터 공식적으로 2nm 웨이퍼 주문을 받기 시작했으며, 애플, 퀄컴 및 미디어텍이 첫 고객으로 나섰다. 당초 내년 하반기에 대규모 생산을 달성할 예정이었으나, 수요 급증으로 인해 상반기로 일정을 앞당긴 것으로 알려졌다.

삼성전자는 메모리 사업에 일부 인재를 재배치하면서도 2nm 칩 개발에 전념하고 있다. 삼성전자는 세계 최초의 2나노 칩인 엑시노스 2600(Exynos 2600)을 양산할 예정이며, 오는 5월에 프로토타입 생산이 시작될 것으로 전해졌다.

일본에 본사를 둔 라피더스(Rapidus)는 2027년까지 2nm 칩을 양산하고 올해 시험 생산을 시작하는 것을 목표로 하고 있다. 코이케 아츠요시 라피더스 사장은 최근 "홋카이도 치토세 공장에서 2nm 파일럿 라인이 지난 1일에 부분적으로 출시되었다"고 발표했다. 전체 공정은 이달 내에 운영될 것으로 예상되며, 고객 제품 샘플은 7월 중순까지 제공될 예정이다. 코이케 사장은 "라피더스가 이미 애플과 구글을 포함한 40-50개의 잠재 고객과 접촉하고 있다"고 밝히며 글로벌 시장 진출에 대한 야심을 드러냈다.

업계에서는 TSMC의 2nm 공정이 3nm 공정 대비 15% 성능 향상, 30% 전력 효율 향상, 15% 트랜지스터 밀도 증가를 제공한다고 분석하고 있다. 이러한 개선 사항은 슈퍼컴퓨터 및 AI 추론을 위한 컴퓨팅 성능을 크게 향상시키는 동시에 에너지 소비를 줄여 친환경 및 저탄소 기술에 대한 전 세계적인 요구에 부합할 것으로 보인다.

2nm 양산이 임박함에 따라 반도체 산업은 더욱 정교한 공정으로 발전하여 고성능 컴퓨팅(HPC), AI, 사물인터넷(IoT) 및 기타 주요 부문의 혁신을 주도할 준비를 마쳤다. 시장조사기관 트렌드포스는 "기술 혁신과 시장 수요의 이중 동인에 힘입어 글로벌 반도체 산업은 새로운 성장 단계를 맞이할 것"이라고 전망했다.

박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com