TSMC, 7나노 공급지연···삼성전자, 나노경쟁 속도 높인다

수요 증가에 물량 달려···리드타임 세배가량 증가

삼성, TSMC 외 7나노 이하 공정 가능 유일한 업체

양사 7나노 넘어 5·3·2 나노 경쟁에도 본격 돌입

삼성전자 경기 화성캠퍼스 극자외선(EUV) 라인 조감도. [사진=삼성전자 제공]

글로벌 1위 파운드리(반도체 위탁생산) 업체인 대만 TSMC가 최근 7나노미터(nm) 반도체 칩 공급에 어려움을 겪고 있는 것으로 알려졌다.

TSMC와 치열한 나노경쟁을 벌이며, 업계 1위를 노리고 있는 삼성전자가 경쟁사의 위기를 기회로 삼아 글로벌 시장에서 존재감을 과시할지 이목이 쏠리고 있다.

◆ 7nm 수요 증가···TSMC 공급지연 

22일 관련업계와 대만 디지타임스 등에 따르면 최근 TSMC의 7nm 반도체 리드타임(제품 주문에서 인도까지 걸리는 시간)이 2개월에서 6개월로 약 세배가량 늘어난 것으로 알려졌다.

TSMC는 세계 최초로 7nm 반도체 칩의 대량생산을 시작한 업체다. 하지만 7nm 칩에 대한 수요가 증가하면서 최근 들어 물량이 달리는 상황이 생긴 것으로 보인다.

반도체 업계 관계자는 "TSMC의 공장 가동률이 낮고, 제품 믹스가 좋지 않아 생산이 지연되고 있는 것으로 보인다"며 "또 케파(생산능력)는 정해져 있는 반면 수요가 늘면서 리드타임도 길어지고 있다"고 말했다.

특히 업계에서는 AMD, 애플, 화웨이 등 TSMC에 위탁생산을 맡기고 있는 업체들이 제때 물량을 공급받지 못하면서 삼성전자 등으로 생산물량을 이전할 수 있다는 가능성도 제기되고 있다. 실제 AMD는 미국 글로벌파운드리가 7nm 공정을 포기하면서 TSMC로 생산업체를 변경한 바 있다. 

현재 AMD는 라이젠(Ryzen) 3000 시리즈 프로세서를, 애플은 최신 스마트폰 칩인 'A13 바이오닉(Bionic)' 등을 비롯한 다수 스마트폰 칩을 TSMC의 7nm 공정을 통해 생산하고 있는 것으로 알려졌다.

◆ 삼성, 미세공정 경쟁 박차···TSMC "2nm 도전"

삼성전자는 TSMC 외에 유일하게 7nm 이하의 공정 생산이 가능한 업체다. 특히 삼성전자는 극자외선(EUV) 공정을 통한 7nm 반도체 생산에 집중하고 있다.

EUV는 빛의 파장이 기존 불화아르곤(ArF) 대비 14분의 1 정도에 불과해 더 미세한 선로를 그릴 수 있다. 대만 TSMC는 삼성전자 대비 EUV 공정 전환이 상대적으로 느린 편이다. 업계에서는 TSMC가 EUV 공정 최적화를 위해 노력하고 있으나, 5nm 단계에 가서야 완전히 활용할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 

삼성전자는 지난 4월에는 7nm를 넘어 EUV 기반 5nm 공정 개발에도 성공했다고 발표했다. 5nm는 기존 7nm 공정 대비 로직 면적을 25% 줄일 수 있으며, 20% 향상된 전력 효율 또는 10% 향상된 성능을 제공한다. 또 최근에는 전 세계 주요 국가에서 '삼성 파운드리 포럼 2019'를 열고 3nm GAA(Gate-All-Around) 공정을 소개하고, 2021년 양산 계획을 발표하기도 했다.

삼성전자는 파운드리를 포함해 시스템 반도체 분야에서 세계 1위를 목표로 오는 2030년까지 파운드리 및 시스템 LSI(대용량 집적회로) 분야의 연구개발과 생산시설 확충에 133조원을 투자한다는 방침이다.

TSMC 역시 후발 주자인 삼성전자의 추격을 따돌리고자 최근 5㎚ 공정 시험 생산에 들어간 데 이어, 2㎚ 공정 개발 계획도 내놨다. 대만 언론들은 TSMC가 대만 신주에 있는 남방과학기술단지에 2㎚ 공장을 지어 2024년부터 양산에 들어갈 수 있을 것이라고 전망했다.

시장조사기관 트렌드포스는 최근 보고서에서 올해 3분기 TSMC가 50.5%의 점유율로 시장 1위 자리를 지키는 가운데 2위인 삼성전자가 18.5%의 시장 점유율을 기록할 것으로 내다봤다. 앞서 2분기에는 TSMC가 49.2%로 1위, 삼성전자가 18%로 그 뒤를 이었다.