메모리 '파죽지세' 삼성전자, 파운드리도 적자 탈출 가시권

TSMC AI 반도체 물량 포화에 삼성전자 주문량 급증···내년 흑자 전망

엔비디아·테슬라 러브콜 확대···파운드리 실적 회복 가속

TSMC 점유율 격차는 ‘장기전’···수율·비용 개선이 관건

사진=생성형 AI 이미지

[시사저널e=고명훈 기자] 삼성전자가 엔비디아·테슬라 등 빅테크 물량을 바탕으로 파운드리 적자 탈출이 가시권에 진입했단 분석이 나온다. 올해 적자 규모를 대폭 축소한 뒤 내년엔 흑자 전환도 가능할 것이란 전망이 우세한 상황이다. 올해부턴 TSMC가 감당하지 못한 AI 반도체 물량이 삼성전자로 일부 이전되는 흐름이 나타나면서 이른바 ‘파운드리 낙수효과’를 본격 기대할 수 있을 것으로 전망된다.

30일 반도체업계와 증권사 전망치를 종합하면 삼성전자의 파운드리사업부 영업손실 규모는 지난해 약 7조원 수준에서 올해는 절반 이상 줄일 수 있을 전망이다. 삼성전자 MX사업부의 플래그십폰향 시스템온칩(SoC) 생산물량을 늘린 데 이어, 엔비디아 등 빅테크향 선단공정 물량 생산도 본격화할 것으로 예상되기 때문이다.

미래에셋증권은 올해 삼성전자 파운드리·시스템LSI 부문 영업손실 전망치를 3조 1000억원으로, DS투자증권, 대신증권, BNK투자증권 등은 각각 2조 7080억원, 2조 9780억원, 3조 1230억원으로 제시했다.

내년엔 흑자 전환도 가능할 것으로 점쳐진다. 특히 최근 수주에 성공한 테슬라의 차세대 칩 ‘AI6’ 출시 시점이 내년 말이라는 점을 고려했을 때 내년 하반기 관련 물량이 반영되면서 당해 실적을 견인할 것으로 분석된다. 그사이 추가 빅테크 수주도 기대할 수 있는 상황이다. 삼성전자가 내년 파운드리 부문에서 수익 달성에 성공한다면, 조단위 적자가 발생하기 시작한 지난 2022년 이후 5년 만에 흑자 전환을 이루는 셈이 된다.

◇테슬라·엔비디아와 파운드리 ‘밀월’ 강화

앞서 삼성전자는 지난해 7월 테슬라와 AI6 칩을 위탁생산하는 22조 7600억원 규모의 계약을 체결한 바 있다. 미국 테일러 공장의 2나노 공정을 활용하는 것으로, 2033년 말까지 이뤄지는 대규모 장기 프로젝트다. 현재 삼성전자 테일러 공장 건설은 대부분 완료한 상태다. 내년 하반기 AI6 칩 양산을 목표로 하고 있으며, 최근 순차적으로 주요 장비 반입이 시작된 것으로 파악된다.

이재용 삼성전자 회장. / 사진=연합뉴스

삼성전자는 테슬라와의 협업을 발판 삼아 북미 지역 타 기업으로 빅테크 수주를 확대한단 계획이다.

한진만 삼성전자 파운드리사업부장(사장)은 이달 열린 회사 정기 주주총회에서 “테슬라는 피지컬 AI의 선두 기업으로, (이번 계약은) 단순히 일반적인 파운드리 고객으로 보기 전에 굉장히 전략적이고 미래지향적인 계약이라고 생각한다. 앞으로 자율주행, 로봇과 같은 피지컬 AI로 가는 상황에서 삼성전자 파운드리가 한층 더 도약할 수 있는 좋은 기회가 될 것”이라며, “내년 하반기에 테일러 팹에서 (AI6 칩이) 양산될 예정이고 지금 설계뿐 아니라 공정 개발이 순조롭게 진행되고 있다”고 말했다.

그러면서 “양사가 적극적으로 협력 중이고 테일러에서 수주한 테슬라 과제는 모두 2나노 최선단 공정이기 때문에 이 공정 가동률을 올려야 한다”며, “가동률을 올리기 위해서는 대형 업체를 수주해야 한다”고 부연했다.

고대역폭메모리(HBM)향 파운드리 선단공정 물량도 점차 확대될 예정이다. 삼성전자 파운드리사업부는 메모리사업부의 올해 주력 제품인 HBM4(6세대)에서 스택 최하단 베이스다이 제작에 4나노 공정을 적용하고 있다. 그간 HBM 베이스다이는 D램 공정으로 만들어졌지만, 6세대 제품부턴 신호 처리와 전력 공급 안정성을 높이기 위해 파운드리 로직 공정이 필요해졌다.

경쟁사인 SK하이닉스와 마이크론의 경우 HBM4 베이스다이를 TSMC에 맡기고 있지만, 삼성전자는 자체 파운드리로 이를 소화하고 있다. HBM4와 HBM4E(7세대)에선 베이스다이 제작에 4나노 공정이 적용되지만, 2029년 상용화가 예상되는 HBM5(8세대)와 HBM5E(9세대)부턴 2나노 공정으로 업그레이드될 예정이다.

삼성전자 메모리사업부는 현재 HBM 주요 거래선인 엔비디아 공급망에서 가장 먼저 HBM4 출하를 시작하며 유리한 고지를 선점한 상황이다. 캐파(생산능력) 경쟁력도 상대적으로 높아, 이에 연동되는 삼성전자 파운드리사업부의 관련 물량 확대도 예상된다. 삼성전자는 아울러, 엔비디아의 차세대 언어처리장치(LPU) ‘그록3’의 4나노 파운드리 수주 또한 최근 공식화했다.

이수림 DS투자증권 연구원은 “HBM4부터는 메모리 스택과 로직 다이를 함께 설계하는 구조로 변화하면서 일부 빅테크 고객사들이 메모리와 파운드리를 동시에 활용할 수 있는 삼성전자 파운드리 주문 확대를 논의하는 움직임도 감지된다”며, “AI 인프라 확장 과정에서 메모리 물량 확보의 중요성 역시 커지고 있기 때문에 빅테크 수요는 더욱 커질 수 밖에 없을 것”이라고 분석했다.

삼성전자가 미국 테일러시에 구축 중인 첨단 파운드리 공장 전경 / 사진=삼성전자

한 사장은 “우리 파운드리사업부가 최근 열린 AI 선두 업체(엔비디아) 연례 기술자 GPU 기술회의에 처음 참석했었는데 삼성전자가 그동안 파운드리와 메모리, 시스템LSI와의 시너지에 대해서 줄곧 강조해왔지만, 이제는 그 시너지가 확실히 나고 있단 느낌을 받았다”며, “앞으로 삼성전자 반도체 부문의 잠재력이 더 크게 발휘될 것 같다고 생각했고, 그런 관점에서 파운드리가 앞으로 좀 더 열심히 해야겠다고 생각했다”고 말했다.

◇TSMC 물량 포화 상태 지속···삼성 파운드리 ‘낙수효과’ 기대

플래그십폰 SoC에서도 삼성전자는 올해 처음 2나노 공정을 적용한 자체 칩 엑시노스를 생산하며, 매출처 확대의 기반을 다졌단 평가다. 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면 올해 3/2나노 선단 공정 SoC 출하는 전년 대비 18% 성장해 전체 스마트폰의 3대 중 1대에 탑재될 것으로 예상된다.

업계에선 삼성전자가 현재 퀄컴과도 최신 스냅드랩곤 칩을 위탁생산하는 파운드리 협력 논의를 재개한 것으로 보고 있다. TSMC의 지난해 플래그십폰향 SoC 부문 시장 점유율은 86% 이상으로, 최근 삼성전자와 SMIC의 성장에 따라 올해는 해당 비중이 소폭 하락할 것으로 전망된다.

다만, 전체 파운드리 시장에서 TSMC와 삼성전자 간 큰 폭의 점유율 격차는 지속될 것으로 예상된다. 또 다른 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 올해 전세계 파운드리 매출은 전년 대비 24.8%가량 증가한 2188억달러(약 330조 7000억원)에 이를 것으로 예상되는 가운데, TSMC가 약 32%의 가장 큰 폭의 성장률을 기록할 것으로 전망된다.

업계에선 AI 반도체 수요 급증으로 당분간 TSMC의 생산 물량 포화 상태가 이어지면서 빅테크 칩 물량 일부가 삼성전자로 넘어올 것이란 관측이 나온다. 트렌드포스는 “TSMC의 5나노 및 4나노 공정 설비가 올 연말까지 최대 가동률을 유지할 것”이라며, “삼성전자 파운드리 역시 해당 공정에서 주문량이 급증했다”고 설명했다.

대표적인 AI 반도체 팹리스 기업 브로드컴 또한 “TSMC의 생산 능력은 몇 년 전과 달리 한계에 부닥친 상황”이라며, “이로 인해 올해 공급 부족 또는 출하 지연이 이어질 가능성이 크다”고 진단하기도 했다.

한 사장은 “파운드리 사업은 이익을 창출하기 위해서 비용 절감을 적극 추진할 계획이고, 특히 수율 확보에 집중해서 비용 감축을 추진할 것”이라며, “3나노뿐만 아니라 4/5나노 이상 메인 수익 노드의 수율도 계속 올리고 있다. 파운드리 사업은 1~2년 만에 되는 게 아니고 최소한 3년 이상의 긴 호흡이 필요한 사업이기 때문에 조금만 더 기다리면 좋은 결과를 말씀드릴 수 있을 것”이라고 강조했다.