삼성 파운드리, 수율 부진에 '빨간불'…팹리스 고객, TSMC로 발길 돌리나

삼성 파운드리가 낮은 수율 문제로 심각한 위기에 직면했다. 3nm 공정에 이어 2nm 공정에서도 주요 고객 확보에 어려움을 겪는 것으로 나타났다.
지난 31일(현지시각) 폰아레나 보도에 따르면, 경쟁사인 TSMC의 2nm 공정 수율은 60~70%에 달하는 반면, 삼성 파운드리는 3nm 및 2nm 공정에서 30%의 저조한 수율을 기록했다. 수율은 웨이퍼에서 생산된 칩 중 품질 관리를 통과한 비율을 의미하며, 불합격된 칩은 폐기되거나 '비닝' 과정을 거쳐 다른 용도로 활용된다.

이처럼 낮은 수율은 삼성 파운드리 고객 이탈의 주요 원인이 되고 있다. 실제로 구글은 픽셀 10(Pixel 10) 시리즈에 탑재될 텐서 G5(Tensor G5) 애플리케이션 프로세서(AP)를 TSMC에 맡기기로 결정했다. 퀄컴 역시 강력한 성능의 스냅드래곤 8 엘리트 2(Snapdragon 8 Elite 2) AP 생산을 삼성 파운드리로 전환하는 대신 TSMC와 협력을 이어갈 방침이다.

일반적으로 파운드리 서비스를 이용하는 칩 설계 회사는 불량 칩 생산 비용을 부담한다. 이러한 상황은 삼성 파운드리의 시장 점유율 하락으로 이어졌다. 2024년 3분기 9.1%였던 시장 점유율은 작년 4분기에는 8.1%로 감소했다. 반면, TSMC는 같은 기간 글로벌 파운드리 시장에서 67.1%라는 압도적인 점유율을 기록했다.
TSMC의 고객 목록에는 애플, 미디어텍, 퀄컴, 브로드컴, 구글, 엔비디아 등 주요 모바일 기기 제조업체 및 공급업체들이 이름을 올리고 있다.

현재 삼성 파운드리의 주요 고객사는 엑시노스 2600(Exynos 2600) 칩을 발주한 삼성전자뿐이다. 이 칩은 삼성 파운드리의 2nm 공정으로 생산될 예정이며, 이를 통해 삼성전자는 애플보다 먼저 2nm AP를 탑재한 모바일 기기를 시장에 선보일 가능성을 열었다.

앞서 애플은 2020년 4세대 아이패드 에어에 A14 바이오닉(Bionic) 칩을 탑재하며 5nm 공정을 처음으로 도입했으며, 이후 아이폰 12 시리즈에도 적용했다. 2023년에는 아이폰 15 프로와 아이폰 15 프로 맥스가 A17 프로라는 3nm AP를 탑재한 최초의 스마트폰이었다.

애플은 올해 TSMC의 3세대 3nm 공정(N3P)을 통해 A19 및 A19 프로 칩셋을 생산할 것으로 예상된다. 공정 노드 숫자가 작아질수록 칩에 집적되는 트랜지스터 크기가 줄어들어 칩 내부의 트랜지스터 수와 밀도가 높아진다. 이는 AP의 성능 향상과 에너지 효율 증대로 이어진다.
엑시노스 2600이 내년 삼성전자의 플래그십 모델에 다시 탑재될 것으로 예상되지만, 삼성 파운드리가 사업을 지속하기 위해서는 더 많은 고객을 유치해야 할 것으로 보인다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com