최대 위기 삼성 반도체...파운드리 핵심인재 없어 TSMC에 또 밀려

삼성전자가 최대 위기로 치닫고 있다. 올해 1월 국제신용평가사 무디스는 삼성전자의 신용등급을 기존 '안정적'에서 '부정적'으로 하향 조정했다. 인공지능 칩 기술 리더십에 대한 불확실성 증가와 향후 12~18개월간 수익성이 보통일 것이라는 점이 이유다. 무디스는 삼성전자가 리더십을 회복하기 위해 노력하고 있지만 경쟁 심화와 변화하는 시장에서 이를 실행하는데 어려움을 겪을 것이라고 판단했다.

실제로 삼성전자 반도체의 한 축인 파운드리 사업 부문은 경쟁사인 TSMC에 갈수록 밀리고 있다. TSMC는 애플과 엔비디아를 고객사로 확보한 2020년에 파운드리 시장 점유율 55%를 기록한 이후 지속 성장해 지난해에는 약 65%의 점유율을 확보했다. 반면 삼성전자의 점유율은 2020년 17%에서 계속 하락해 지난해에는 12%를 기록했다. 삼성전자 반도체 사업부와 TSMC의 매출 격차도 지난해 10조 원 이상으로 커졌다.

삼성전자가 파운드리 사업에서 TSMC와의 격차를 좁히지 못하는 주요 이유에는 미세공정 수율의 차이가 거론된다. 수율은 반도체 생산 공정에서 전체 칩 중 정상 작동하는 제품의 비율을 의미한다. 수율이 낮을 경우 제품 공급이 지연되고 생산성이 감소하게 된다. 미세공정 수율이 TSMC에 비해 낮았기에 삼성전자의 경쟁력이 부족했다고 분석된다.

삼성전자 관계자는 “수율은 경영상의 비밀이기에 외부에 공개하지 않는다”고 답변했지만 수율 관련 잡음은 끊이지 않고 있다. 지난해 갤럭시 S25에 탑재될 예정이었던 엑시노스 2500의 양산이 3나노 파운드리 공정의 수율 문제로 무산된 사례가 대표적 수율 확보 실폐 사례이다. 이후 삼성전자의 3나노 공정의 수율이 50~60%로 개선됐다는 추정이 나왔지만 TSMC의 수율이 90%로 앞섰다.

칩의 밀도와 성능이 향상되는 파운드리 2나노 공정의 수율 격차도 과제다. 현재 삼성전자의 2나노 공정의 수율은 30~40% 수준으로 알려졌다. 파운드리 대량 생산을 위한 60% 이상 수율에는 미치지 못하는 수치다. 반면 TSMC의 2나노 공정 테스트 수율은 70%에 달한다. 이에 TSMC는 올해 하반기부터 2나노 양산을 시작할 예정이다.

고객사 확보와 사업 방향에 따른 규모의 차이도 TSMC가 삼성전자의 우위에 선 요인이다. TSMC는 애플·엔비디아·AMD 등 주요 팹리스 기업(반도체 설계·판매 기업)들과 협력관계를 맺고 있다. 삼성전자에 비해 안정적인 수익을 확보할 수 있는 이점을 가진 상황이다. 이에 더해 TSMC는 파운드리 사업에만 집중할 수 있기에 다양한 분야에 투자해야 하는 삼성전자에 비해 더 많은 파운드리 투자가 가능하다.

여기에 중국 SMIC의 추격도 삼성전자 파운드리 사업에 위협 요인이 되고 있다. 파운드리 업계 3위의 SMIC는 올해 1분기 순이익이 전년 동기 대비 161.9% 증가했다. 지난해 4분기 시장 점유율은 5.5%를 기록하며 업계 2위인 삼성전자와의 격차를 전 분기 3.1%에서 2.6%로 좁혔다.

파운드리 사업에서 TSMC와의 격차를 좁히지 못한 삼성전자는 현재 업계 2위 자리도 흔들리는 등 불안한 상황이다. 해당 위기를 극복하기 위해서는 기술 발전을 통한 수율 확보가 필수적이다. 경쟁사와의 수율 격차 해결이 삼성전자의 선결 과제가 된 시점이다.

한국전자통신연구원 설성호 통신정책연구실 책임연구원과 송근혜 기술전략연구센터 선임연구원은 ‘반도체 파운드리 주요 기업 현황 및 이슈별 대응 동향’을 통해 “TSMC도 아직까지 안정적인 대량생산 체제를 완비하지 못했기 때문에 경쟁기업들에도 이를 만회할 수 있는 기회가 충분히 남아있다”라고 진단했다. 또 “안정적인 수율 확보를 통해 다양한 고객을 조기에 많이 확보하는 것이 성공을 위한 중요 관건이 될 것이다”라고 강조했다.

삼성전자의 가장 큰 문제는 TSMC와의 격차를 좁힐 파운드리 핵심 기술 인재가 부족하다는 지적이다. 파운드리 핵심 인재들이 대거 하이닉스로 이동해 현재 삼성전자는 TSMC와의 초기술 격차를 극복할 핵심 인재가 없어 이를 확보해야할 당면 과제를 안고 있다.