TSMC "2나노 양산 돌입"… 삼성 "기술력으로 추격 고삐"

TSMC, AI칩 독주체제 굳히기
삼성, 공정 성능·전력효율 개선
글로벌 빅테크 기업 ASIC 확대
수율·고객사 확보가 시장 판도 좌우

글로벌 파운드리(반도체 위탁생산)업계가 새해 벽두부터 '2나노미터(나노·1㎚=10억분의 1m) 공정 경쟁'에 돌입했다. TSMC가 2025년 4·4분기 2나노 공정 양산(대량 생산)을 선언한 가운데, 삼성전자도 2나노 제품 양산으로 추격에 고삐를 조이고 있다. 향후 2나노 공정의 수율(양품비율) 안정화, 고객사 확보가 시장 판도를 좌우할 것으로 보인다.

■TSMC, 2나노 양산 공식선언

31일 반도체 업계에 따르면 세계 최대 파운드리 업체인 TSMC는 자사 홈페이지를 통해 지난 30일 기준으로 "계획대로 2025년 4·4분기 2나노 공정 양산에 돌입했다"고 밝혔다. 차세대 파운드리 경쟁의 새 출발선인 2나노 공정 양산 개시를 명확히 한 것이다.

2나노 공정은 인공지능(AI) 반도체와 고성능 컴퓨팅(HPC), 차세대 모바일 칩에 적용되는 핵심 기술이다. TSMC의 2나노 공정 칩 생산은 대만 가오슝에 위치한 팹 22, 대만 북부 신쭈사이언스파크 등지에서 생산한다. 향후에는 미국 애리조나 공장에서 생산도 계획하고 있다.

TSMC는 현재 글로벌 파운드리 시장을 압도적인 점유율로 주도하고 있다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 TSMC는 지난 3·4분기 시장 점유율 71%로 1위를 기록했다. 삼성전자는 6.8%다. AI 수요 확대와 안정적인 수율을 바탕으로 엔비디아, AMD, 퀄컴 등 주요 고객사를 선점, 격차를 벌린 것으로 풀이된다.

■삼성 파운드리, 고객사 확보

삼성전자는 추격의 고삐를 당기고 있다. 2나노 공정을 기점으로, TSMC의 독주 체제에 균열을 가하겠다는 목표다.

삼성전자는 최근 분기보고서를 통해 2나노 1세대 게이트올어라운드(GAA) 공정의 성능·전력 효율 개선 수치를 제시했다. 구체적으로 삼성전자의 2나노 1세대 GAA 공정은 3나노 2세대 대비 성능은 5%, 전력 효율은 8% 개선됐고, 칩 면적은 5% 줄었다는 설명이다.

삼성 파운드리는 지난 7월 테슬라로부터 165억 달러(약 23조원)규모의 인공지능(AI) 칩 AI6 생산 관련 대형 수주를 따냈고, TSMC가 독점적으로 생산하던 AI5 생산에도 참여하게 됐다. 삼성은 해당 칩들을 2026년 가동 예정인 미국 텍사스주 테일러 팹(공장)에서 2나노 첨단 공정을 활용해 만들 예정이다.

삼성전자 시스템LSI사업부가 설계한 모바일 애플리케이션 프로세서(AP) 엑시노스 2600도 삼성 파운드리 2나노 공정을 적용해 생산된다. 엑시노스 2600은 곧 출시 예정인 갤럭시 S26 시리즈에 탑재된다.

아울러 고대역폭메모리(HBM)4 시장에서도 파운드리사업부의 역할이 커질 전망이다.

삼성전자는 HBM4부터 메모리의 핵심 구성 요소인 베이스 다이를 기존 D램 공정 대신 파운드리의 초미세 로직 공정을 활용해 제조할 계획이다. 구글 등 글로벌 빅테크 기업들이 차세대 주문형 반도체(ASIC) 개발을 확대하고 있는 점 또한 긍정적이다. ASIC 확대는 선단 공정 기반 파운드리 수요 증가로 직결되기 때문이다.

관건은 여전히 수율이다.

삼성전자는 2나노 공정 양산에 돌입했지만, 업계에서는 실제 양산 완성도와 고객사 신뢰 확보까지는 추가적인 검증이 필요하다는 시각도 있다. 앞서 3나노 공정에서도 엔비디아와 AMD 등 주요 빅테크를 신규 고객사로 확보하기 위해 논의를 진행했으나 수율 문제가 발목을 잡은 것으로 알려졌다.

업계 관계자는 "내부적으로도 여전히 수율 개선을 강하게 요구하고 있는 것으로 안다"며 "2나노 경쟁은 기술 발표보다 실제 양산 완성도로 평가받을 수밖에 없다"고 전했다.

[e-mail] 임수빈 조은효 기자