매출 1위 전망에도 웃을 수 없는 삼성전자... EUV·GAA 3나노 공정이 관건
매출 1위 전망에도 웃을 수 없는 삼성전자... EUV·GAA 3나노 공정이 관건
  • 최종원 기자
  • 기사승인 2021-09-13 16:20:47
  • 최종수정 2021.09.13 15:09
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IC인사이츠 분석, 글로벌 TOP15 기업 7%↑
삼성전자, 메모리 특수에 전분기보다 10%↑
메모리 호황에도 시스템 반도체 패권 경쟁 치열
EUV·GAA 적용한 초미세 공정이 초격차 관건
삼성전자 텍사스 오스틴공장. [출처=삼성전자]
삼성전자 텍사스 오스틴공장. [출처=삼성전자]

삼성전자가 메모리반도체 특수에 힘입어 올해 3분기 글로벌 반도체 시장에서 인텔을 누르고 매출 1위를 공고히 할 전망이다. 파운드리(위탁생산) 등 시스템 반도체의 경우 인텔과 TSMC의 대규모 투자 계획에 삼성전자도 미국 현지 공장 후보지 선정에 나서는 등 총성 없는 전쟁에 돌입하는 형국이다. 파운드리 초격차 관건은 EUV에 이은 GAA 공정에서의 3나노(nm) 제품이 될 것으로 분석된다.

13일 시장조사업체 IC인사이츠에 따르면 삼성전자는 올 3분기 223억2000만달러(약 26조1144억원)의 매출로 두 분기 연속 1위를 기록할 전망이다. 

이는 메모리반도체 특수로 전분기 대비 10% 가량 오른 수치다. 삼성전자는 지난 2분기에도 특수에 힘입어 전분기 대비 매출이 19% 증가하면서 시장 1위로 집계됐다. 2018년 3분기에도 11분기만에 인텔을 누르고 글로벌 반도체 매출 순위 1위를 기록한 바 있다.

인텔은 올 3분기 187억8500만달러(약 22조892억원)의 매출이 예고됐다. 전분기보다 3% 역성장한 수치다. IC인사이츠가 집계한 글로벌 상위 15개 반도체 기업 중 3분기 매출이 줄어들 전망인 기업은 인텔이 유일했다.

파운드리 1위 기업 TSMC는 전분기 대비 11% 성장한 147억5000만달러의 매출을 기록할 것으로 집계됐다.

IC인사이츠는 3분기 메모리 시장의 호조가 계속되면서 삼성전자를 비롯한 메모리 업체들의 매출이 증가할 것이라고 분석했다.

삼성전자에 이은 메모리반도체 강자 SK하이닉스와 미국의 마이크론(Micron) 등 기업들은 전분기 대비 10%의 성장이 전망됐다.

반도체 공정. [출처=연합뉴스]
반도체 공정. [출처=연합뉴스]

메모리 호조는 이어질 전망이지만 업계의 뜨거운 감자는 시스템 반도체다. 시스템 반도체는 반도체 시장의 70% 이상을 차지하는 핵심 품목이다. 정보를 연산하고 처리할 수 있는 컴퓨터 중앙처리장치(CPU)에 가까운 만큼 고도의 회로설계기술을 필요로 한다. 크게 팹리스(Fabless, 설계)와 파운드리(Foundry, 수탁 생산) 부문으로 나눠져 있다. 

시스템 반도체 또한 코로나19와 한파, 폭설, 가뭄 등 재해 영향으로 밀려오는 수요를 감당하지 못했다. 공급 부족 문제는 어느 정도 해소되지만 수요는 더욱 탄력을 받을 전망이다. 글로벌 시스템 반도체 시장은 매년 7.6%씩 성장해 2025년에는 370조원 이상 규모로 성장할 것으로 전망된다.

파운드리 점유율(2분기 기준)은 TSMC가 53%로 압도적인 1위이며 삼성전자가 17%, UMC와 글로벌 파운드리가 각각 7%, 6%로 뒤를 잇고 있다. 

TSMC는 올해부터 2023년까지 단 3년동안 1000억달러(117조5500억원)를 투자하겠다고 천명했다. 인텔은 지난 7월 파운드리 3위 기업인 글로벌파운드리 인수를 추진할 의사를 내비쳤고, 펫 겔싱어 최고경영자는 지난 7일 최대 800억유로(약 110조원)를 투자해 유럽에 새 반도체 공장 2곳을 짓겠다는 계획을 밝혔다.

삼성전자는 당초 2019년 '시스템반도체 비전 2030' 발표'를 통해 2030년까지 시스템 반도체 분야 연구개발 및 생산시설 확충에 133조원을 투자하고, 전문인력 1만5000명을 채용하겠다고 밝혀왔다. 그럼에도 경쟁 업체들의 투자 규모 확대에 당초 안보다 38조원을 추가한 총 171조 원을 투자한다는 계획을 지난 5월 발표했다. 

삼성전자 화성사업장. [출처=삼성전자 뉴스룸]
삼성전자 화성사업장. [출처=삼성전자 뉴스룸]

관건은 3nm 이하 초미세 공정이다. 차세대 기기에 탑재될 반도체 크기가 작아질 것을 시장에서 요구하면서 초미세 공정은 더욱 중요해지고 있다. 이런 초미세 공정을 가능케 하는 기술로 극자외선(EUV) 노광기술과 게이트올어라운드(GAA)가 꼽힌다.

EUV란 반도체 핵심 공정 중 하나인 포토공정에서 극자외선 파장의 광원을 활용하는 리소그래피 기술이다. 반도체 웨이퍼 위에 극도로 미세한 회로를 새겨 넣을 수록 성능과 효율이 진일보하기 때문에 미세한 회로를 새겨넣을 장비가 필수다. EUV 광원은 기존 공정보다 파장이 훨씬 짧기 때문에, 더 미세하고 오밀조밀하게 패턴을 새길 수 있다. 공정 단계도 줄일 수 있어 생산성도 획기적으로 높일 수 있다.

7나노 이하 공정에선 EUV 노광장비가 없으면 생산이 불가능한 정도인데, 삼성전자는 2018년 하반기 세계 최초로 EUV 노광기술을 적용한 7나노 반도체 생산을 시작한 바 있다. TSMC와의 경쟁 우위를 위한 3nm 공정에서도 EUV 장비는 핵심이다. 이런 EUV 장비를 공급하는 ASML은 2분기까지 총 102대를 시장에 출하하며 글로벌 기업 중 미래 성장 가치가 가장 큰 기업으로 선정되기도 했다. 

GAA를 활용한 3nm 공정도 본격화된다. GAA는 3차원 방식의 핀펫(FinFET) 기술보다 한 단계 진일보된 4차원 기술로, EUV와 함께 차세대 공정으로 평가된다. 위·아래·좌·우 트랜지스터 게이트를 통해 한꺼번에 더 많은 전자를 처리할 수 있어 효율성이 매우 높다.

삼성전자는 2002년부터 GAA를 기반으로 한 독자 브랜드 'MBCFET(Multi Bridge Channel FET)'를 개발해왔다. MBCFET은 미국 IBM, 글로벌파운드리(GF)와 공동 개발한 나노시트 기반이다.

파운드리 기술의 꽃이라 할 수 있는 GAA는 3nm 공정에서부터 적용된다. 삼성전자는 GAA 기술 기반 3㎚ 1세대 제품은 내년부터 양산할 계획이며, 2023년에는 3㎚ 2세대 공정에도 GAA 기술을 적용하기로 했다. TSMC는 2㎚ 공정부터 GAA를 도입한다는 계획이다.

삼성전자 측은 "시스템반도체는 선단공정 적기 개발과 과감한 투자를 통해 혁신제품 경쟁력을 확보함으로써 글로벌 1위 도약을 위한 기반을 마련할 계획"이라며 "GAA 등 신기술 적용 신구조 개발로 3나노 이하 조기 양산에 나설 것"이라고 밝혔다.

한편, 삼성전자는 미국 현지 제2 반도체 파운드리 공장 후보지 선정을 두고 심사숙고를 거듭하고 있다. 후보지 중 한 곳인 텍사스주 윌리엄슨카운티 테일러시가 대규모 세제 혜택 부여 방안을 포함한 인센티브 결의안을 승인하면서 삼성전자의 최종 결정에 속도가 붙을 것으로 보인다.

[위키리크스한국=최종원 기자] 

sus@wikileaks-kr.org