삼성·TSMC·인텔 '나노 전쟁'… 파운드리 공급망 지각 변동

삼성, 3나노 경험 살려 2나노 수율 반등 사활

TSMC는 선두 유지, 인텔은 미·유럽 패권 도전

AI·HPC·모바일 성능 직결… 빅테크 물량 좌우

삼성전자가 미국 텍사스주에 짓고 있는 테일러 공장 전경 [사진=삼성전자]

반도체 파운드리(위탁 생산) 경쟁력을 가를 2나노(㎚) 초미세 공정 기술을 둘러싼 삼성전자와 TSMC, 인텔 간 주도권 다툼이 가열되고 있다. 2나노는 인공지능(AI), 고성능 컴퓨팅(HPC), 차세대 모바일 성능과 전력 효율을 좌우하는 핵심 기술이라 글로벌 빅테크의 위탁 생산 물량 배분을 가를 분수령이 될 전망이다.

21일 업계에 따르면 삼성전자는 지난해부터 2나노 공정을 적용한 모바일 프로세서(AP) 엑시노스 2600 양산에 돌입했다. 올해는 고성능 컴퓨팅(HPC) 분야로 공정을 확대하며, 미국 텍사스주 테일러 파운드리 공장에서도 올 1분기 내에 2나노 양산을 시작하는 것을 목표로 한다.

2나노 공정은 기존 핀펫(FinFET) 구조를 대체하는 게이트올어라운드(GAA) 구조를 적용해 전력 효율을 20~30% 개선하고, 동일 전력 기준 성능을 10% 이상 끌어올릴 수 있다. AI 가속기, 서버용 중앙 처리 장치(CPU)·그래픽 처리 장치(GPU), 차세대 스마트폰 AP 등 고성능·저전력 반도체 경쟁력을 좌우하는 핵심 요소다. 애플, 엔비디아, AMD, 퀄컴 등 주요 빅테크들이 차세대 제품에 2나노 공정 도입을 검토하는 것도 이 때문이다.

삼성전자는 세계 최초 3나노 GAA 공정 양산 경험을 2나노 수율 확보와 신뢰성 반등으로 이어간다는 전략이다. 삼성의 3나노 1세대(SF3E) 수율은 최근 60% 이상으로 개선되며 선단 공정 안정화에 대한 기대가 높아지고 있다. 삼성은 메모리, 파운드리, 패키징을 결합한 '종합 반도체 기업(IDM)' 통합 전략을 앞세워 AI 서버 고객을 겨냥한 턴키 솔루션 제공에도 주력하고 있다.

파운드리 1위 대만 TSMC는 지난해 하반기부터 2나노 공정 양산을 시작했으며, 미국 인텔은 18A(1.8나노급) 공정을 앞세워 파운드리 시장 재도전에 나섰다.

TSMC는 대만 신주과학단지(바오산) 공장이 주력 생산 기지이며, 올해 상반기 내에 가오슝 공장에서도 추가 양산 라인이 가동될 예정이다. 미국 애리조나 공장도 연내 2나노 공정 장비 반입 및 시운전이 목표다. 업계에선 TSMC의 2나노 초기 수율이 70%에 달해 애플의 차세대 모바일 AP와 엔비디아·AMD의 AI·HPC 칩 물량을 선점할 가능성이 크다는 관측이 나온다.

인텔은 18A 공정에서 GAA 구조와 후면 전력 공급(BSPD) 기술을 동시에 적용해 성능과 전력 효율 개선을 노린다. 미국과 유럽 중심의 생산 인프라를 앞세워 서방권 반도체 공급망의 핵심 축으로 도약하겠다는 각오다. 최근 마이크로소프트, 미 국방부 등과의 협력 가능성이 거론되며 고객 다변화에도 속도를 내고 있다.

업계 관계자는 "2나노 공정은 AI·HPC 시대의 핵심 인프라 기술로 누가 먼저 안정적인 수율과 대량 생산 체계를 구축하느냐에 따라 향후 글로벌 반도체 공급망 주도권이 결정될 것"이라며 "삼성의 수율 반등, TSMC의 선두 유지, 인텔의 추격 구도가 당분간 이어질 것"이라고 말했다.