'세계 최초'만 남은 삼성…'애플'이 찜한 TSMC 내달 출격에 '초조'

[아이뉴스24 장유미 기자] 파운드리(반도체 위탁생산) 업계 1위인 대만 TSMC가 다음달부터 3나노(1㎚는 10억분의 1ｍ) 반도체 양산에 본격 나서며 삼성전자와의 초미세기술 경쟁에 본격 나선다. 삼성전자보다 2~3개월가량 늦어지며 '세계 최초' 타이틀은 빼앗겼으나, 애플이 3나노 칩 생산을 맡긴 것으로 알려져 빅 테크 고객사 확보 측면에선 우위를 점한 것으로 평가 받는다.

22일 맥루머스, 디지타임스 등 외신에 따르면 TSMC는 다음달부터 애플용 3나노 칩 대량 생산에 돌입할 예정이다. TSMC 3나노는 5나노와 비교해 동일한 상황에서 집적도가 1.6배, 속도가 15% 향상되며 소비 전력은 30% 줄이는 것으로 전해졌다.

업계는 '애플 M2 프로' 칩이 TSMC의 3나노 공정을 적용한 최초의 칩이 될 것으로 관측했다. '애플 M2 프로 칩은 컴퓨터 두뇌에 해당하는 역할로 이르면 올해 말 출시될 예정이다.

일각에선 애플이 M2 프로 칩을 향후 14·16인치 맥북 프로와 고급형 맥 미니에 채택할 뿐 아니라 이 제품이 올해 말이나 내년 상반기에 나올 수 있다고 보고 있다. 또 내년에 출시되는 아이폰15 프로용 A17 바이오닉 칩과 맥북 에어, 13인치 맥북 프로에 들어가는 M3 칩도 TSMC의 3나노 공정을 기반으로 생산될 것으로 전망했다.

대만 공상시보는 "TSMC가 3나노 공정의 기술 연구개발과 시험생산을 마치고 올 3분기부터 대량생산에 들어갈 것"이라며 "9월 양산에 돌입하면 초기 수율이 5나노 공정 초기보다 나을 것으로 예상된다"고 말했다.

앞서 삼성전자는 올해 6월 30일 세계 최초로 GAA(Gate-All-Around) 기술을 적용한 3나노 파운드리 공정 기반 초도 양산을 공식 발표한 뒤 7월 25일 제품 출하식을 진행했다.

3나노 공정은 반도체 제조 공정 가운데 가장 앞선 기술로, 반도체 칩의 회로 선폭을 머리카락 굵기의 10만분의 3 수준으로 좁힌 것이다. 3나노 공정으로 제작된 반도체는 5나노 대비 칩 면적은 35% 줄이면서, 성능과 배터리 효율은 각각 15%와 30% 올릴 수 있는 것으로 알려져 있다.

삼성은 초미세 공정의 한계를 돌파하기 위해 기존의 '핀펫'(fin-fet) 기술 대신 업계 최초로 GAA 기술을 적용했다. GAA는 기존의 핀펫 기술보다 칩 면적과 소비 전력은 줄이고 성능은 높인 신기술로, 차세대 파운드리의 '게임 체인저'로 꼽힌다.

TSMC는 3나노까지는 기존 핀펫 공정을 유지하고 있어 공정 로드맵상 삼성전자가 TSMC를 앞선 모양새다.

이달 초만해도 TSMC는 주 고객사인 인텔의 주문 계약 취소로 인해 3나노 생산 계획에 차질을 빚게 됐다는 소식이 쏟아졌다. 앞서 대만 시장조사기관 트렌드포스와 이사야리서치는 인텔이 차세대 CPU(중앙처리장치)인 '메테오 레이크'의 tGPU(GPU 타일) 생산 주문을 TSMC에 맡겼다가 최근 취소했다고 밝힌 바 있다. 인텔도 메테오 레이크의 제품 설계 및 공정 검증 문제로 2023년까지 양산을 미룬 것으로 알려졌다.

이에 업계는 사실상 유일한 경쟁자인 삼성전자가 반등할 수 있는 기회가 될 것으로 보고 기대감을 드러내기도 했다. 또 삼성전자가 파운드리 시장에서 TSMC와 점유율 격차를 좁힐 수도 있을 것으로 봤다. TSMC의 1분기 파운드리 점유율은 53.6%, 삼성전자는 16.3%로 격차가 벌어진 상태지만, 차세대 첨단 공정인 3나노에서 삼성전자가 먼저 양산에 성공하면서 고객사 확보에 우위를 점할 것으로 판단해서다.

그러나 이 같은 전망은 2주도 채 되지 않아 TSMC의 애플 수주 소식이 알려지며 뒤집어 졌다. TSMC의 3나노 애플칩 적용 보도가 나오자 업계는 최근의 '인텔 리스크'도 해소된 것 아니냐는 추측도 내놨다. 납품 과정을 전 세계에서 가장 깐깐하게 보기로 유명한 애플이 TSMC의 3나노 첫 고객사가 됐기 때문이다.

업계 관계자는 "애플 덕분에 수익성이 날 정도의 안정화 된 수율을 TSMC가 확보했을 것이란 분석이 많다"며 "이와 비교하면 3나노 최초 고객이 비트코인 채굴 주문형반도체(ASIC)를 만드는 중국 팹리스인 판세미 정도인 것만 알려진 삼성전자의 경쟁력에는 다소 의구심이 드는 부분"이라고 밝혔다.

이어 "삼성전자 입장에선 TSMC가 예상보다 빨리 제품을 양산할 경우 신규 고객사를 확보할 수 있는 시간이 줄어든다는 점에서 더 초조해질 수 있다"면서도 "두 회사 제품이 모두 성능, 수율 등이 제대로 공개되지 않은 점, 삼성과 TSMC의 방식이 각각 GAA, 핀펫이라는 점에서 앞으로 좀 더 상황을 지켜볼 필요가 있다"고 덧붙였다.