​시스템 반도체 1위 목표 세운 삼성전자 … 4나노 수율 확보가 관건

파운드리사업부 난항...안정적 수율 확보하고 3나노 양산 계획대로 이행돼야

2030년 시스템반도체 1위를 목표로 하고 있는 삼성전자가 난관에 봉착했다. 목표를 달성하기 위해서는 재정비가 필요하다는 지적이 제기된다.

10일 반도체 업계에 따르면 삼성전자는 파운드리(반도체 위탁생산) 분야에서 잇따르는 악재를 겪고 있다.

우선 최첨단 4㎚(나노미터·1㎚=10억분의 1m) 공정에서 원하는 만큼의 수율을 확보하지 못하고 있다는 점이다. 수율 확보가 시스템반도체 1위 목표를 달성하기 위한 삼성전자의 최우선 과제로 꼽히고 있다.

업계에서는 삼성전자의 4나노 공정 수율을 35% 수준으로 추정하고 있다. 파운드리(반도체 위탁생산) 글로벌 1위인 대만 TSMC의 4나노 공정 수율은 70%로 예상된다.

두 회사가 같은 양의 웨이퍼를 투입했을 때 삼성전자가 뽑아낼 수 있는 제품 수가 TSMC의 절반 수준이라는 의미다.

삼성전자는 지난 1월 진행된 작년 4분기 실적 발표 콘퍼런스콜에서 “공정 미세화 복잡도 증가로 초기에 안정적인 수율 확보 난이도가 상승한 건 사실”이라며 “연구소와 사업부 역량을 모아 선단 공정 수율을 조기에 개선하기 위한 방안 확보를 추진하고 있다”고 어려움을 인정한 바 있다.

이어 파운드리사업부에 대한 첫 경영진단에 돌입하는 등 4나노 공정 수율 개선에 사활을 걸고 있다.

파운드리사업부 경영진단과 관련해 회사 측은 “파운드리 전체 사업의 경쟁력 제고를 위한 통상적인 활동”이라고 선을 긋고 있다. 그러나 업계에서는 경영진단 이후 어떤 형태로든 사업부에 대대적인 변화가 있을 것이란 시각이 우세하다.

삼성전자는 4나노 수율 확보와 동시에 차세대 3나노 공정에도 고삐를 당겨야 하는 입장이다. 미국 IT매체 폰아레나는 모건스탠리 보고서를 인용해 TSMC가 3나노급 N3e 공정의 양산 시기를 앞당길 가능성이 있다고 보도했다.

N3e 공정이 예상보다 빠르게 진행돼 양산 일정을 내년 3분기에서 내년 2분기로 수정할 수 있다는 설명이다. 모건스탠리는 TSMC가 이달 말쯤 N3e 공정의 설계 단계를 마무리할 것으로 전망했다.

다만 TSMC가 올해 하반기 생산을 목표로 하는 첫 3나노 공정(N3)은 당겨지지 않고 계획대로 진행될 것으로 보인다.

삼성전자는 올해 상반기 게이트 올 어라운드(GAA) 구조를 적용한 3나노 공정 양산에 돌입할 방침이다. 계획대로라면 삼성전자가 TSMC보다 최첨단 경쟁에서 한발 앞서가는 것이다.

그러나 수율 문제가 극복되지 않는다면 양산이 빠르더라도 그 이점을 누리지 못할 것으로 우려된다. 4나노 수율 확보에 어려움을 겪는다면 3나노 수율에도 차질이 불가피하기 때문이다.

게다가 삼성전자를 통해 스냅드래곤8 1세대를 전량 주문한 퀄컴의 경우 최근 TSMC 설비에도 이 제품을 투입해 생산 경로를 이원화하고, 후속 제품은 전량 TSMC 설비를 활용할 것이라는 얘기도 나온다.

퀄컴과 같은 대형 고객사가 TSMC로 넘어간다면 파운드리 사업 시장 점유율 확보는 물론이고 2030 시스템반도체 1위라는 목표 달성에도 걸림돌이 될 것으로 업계는 내다보고 있다.

이에 삼성전자는 전열을 가다듬고 4나노 공정의 안정적인 수율을 신속하게 확보하는 동시에 3나노 양산 일정에도 차질이 없도록 조치한다는 방침이다.

업계 한 관계자는 "TSMC도 최근 현지 언론을 통해 3나노 공정의 포문을 열 N3 공정의 수율 문제가 언급되고 있다"며 "따라서 3나노 공정 양산 전까지 수율을 얼마나 확보하는지가 앞으로의 파운드리 시장에서 핵심으로 떠오를 것으로 보인다"고 말했다.
 

삼성전자 평택캠퍼스 전경[사진=삼성전자]