[초점] 삼성전자, 테슬라 AI칩 수주·애플 이미지센서 공급으로 파운드리 '대반전'

삼성전자가 테슬라로부터 23조 원 규모 AI칩 수주와 애플 이미지센서 공급 재개라는 이중 호재를 기록하며 파운드리 사업 반등에 본격적으로 나섰다.
데이터퀘스트 인디아는 지난 13일 (현지시각) 관련 분석 보도를 통해 삼성전자의 진격이 놀랍다고 보도했다.

삼성전자는 지난달 28일 테슬라와 165억 달러(약 22조7700억 원) 규모 반도체 위탁생산 계약을 체결했다고 공시했다. 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)는 같은 날 자신의 SNS에서 "삼성전자에 차세대 AI6 칩을 맡겼다"며 계약 사실을 확인했다. 머스크는 "계약 금액 165억 달러는 최소액이고 실제는 몇 배 더 클 수 있다"고도 덧붙였다.

애플과는 10년 만에 이미지센서 공급 계약을 체결해 소니의 독점 체제를 깨뜨리고 공급망에 재진입했다. 애플은 지난 6일 "삼성전자가 애플 제품에 전력 효율성과 성능을 최적화한 칩을 공급할 것"이라고 발표했다. 삼성전자는 이르면 내년 4분기부터 애플 스마트폰용 이미지센서를 공급할 예정이다.

삼성전자는 올해 2분기 영업이익이 4조6000억 원으로 전년 동기 대비 55.9% 감소했으나, 3분기에는 8조 원대로 반등할 것으로 전망된다고 증권가는 분석했다. 메리츠증권 김선우 연구원은 "3분기 영업이익은 8조1000억 원으로 반등할 것"이라며 "하반기에는 메모리 업사이클 진입과 함께 실적 개선 방향이 더욱 뚜렷해질 것"이라고 내다봤다.

키움증권 박유악 연구원은 "3분기 영업이익은 전 분기 대비 54% 증가한 8조7000억 원으로 예상된다"며 "DS 부문은 HBM 판매 증가로 메모리 출하량과 평균판매단가가 함께 늘어날 것으로 보인다"고 분석했다. 에프앤가이드에 따르면 올 3분기 삼성전자의 영업이익 컨센서스는 8조8613억 원, 4분기는 8조7290억 원이다.

테슬라 계약은 8년 6개월간의 장기계약으로, 삼성전자 전체 매출액의 7.6%에 해당하는 규모다. 이는 삼성전자가 체결한 계약 중 매출 비율로 가장 큰 규모로, 단순 거래를 넘어 기술 동맹을 맺었다는 평가가 나온다.

삼성전자가 개발 중인 패널 레벨 SoP(System-on-Panel) 패키징 기술이 업계 주목을 받고 있다. 415mm × 510mm 패널 형식을 활용하는 이 기술은 기존 웨이퍼 기반 패키징보다 훨씬 더 큰 통합 시스템을 구현할 수 있다.

삼성은 RDL 재분배 계층을 사용해 단일 패널에 두 개의 210mm × 210mm급 칩 시스템을 수용할 수 있다고 발표했다. 이를 통해 테슬라의 3세대 데이터센터 AI 시스템 통합 주문 획득에서 인텔의 EMIB 파생 공정과 정면 경쟁할 수 있는 강력한 위치에 놓이게 됐다.


삼성전자 전영현 DS 부문장(부회장)이 지난달 말 미국 실리콘밸리를 방문해 엔비디아와 HBM3E 12단 공급을 협상했다고 업계 관계자들이 전했다. 이는 지난 5월 방문 이후 두 달 만의 재방문으로, 차세대 AI 가속기 '블랙웰 울트라'에 대한 HBM3E 12단 공급 가능성을 구체적으로 논의했다.

삼성전자는 최근 AMD의 차세대 AI 가속기 'MI350X' 시리즈에 HBM3E 12단 공급을 확정하며 기술력을 입증했다. 또한, 엔비디아에 3만~5만 개 규모의 HBM3E 12단 메모리 공급이 최종 확정됐다고 기술 전문 매체 트윅타운이 보도했다.

삼성전자의 애플 이미지센서 공급은 단순한 거래를 넘어선 전략 의미를 갖는다. 10년간 소니가 독점해온 애플의 CIS 공급을 다변화시키는 첫 신호탄으로, 앞으로 카메라 모듈과 기타 부품에 대한 조달 계약 가능성을 열어놨다.

궈밍치 TF인터내셔널증권 연구원은 "삼성이 이르면 2026년부터 1/2.6인치 4800만화소 초광각 이미지센서를 아이폰용으로 공급하기 시작한다"며 "삼성은 이를 위해 애플에 서비스를 제공할 전담팀을 구성했다"고 밝혔다.

삼성전자가 공급할 3층 웨이퍼 스태킹 기술 이미지센서는 픽셀 크기를 줄이면서 간섭을 최소화해 애플이 장치 두께를 늘리지 않고도 이미징 품질을 향상시킬 수 있도록 지원한다. 이 센서들은 삼성 시스템LSI 사업부가 설계하고 미국 텍사스주 오스틴 파운드리 공장에서 생산된다.


삼성전자는 올해 하반기 2나노 GAA(게이트올어라운드) 공정 양산을 목표로 하고 있다. GAA는 전류 누설을 최소화해 미세 공정의 한계를 극복하고 고성능 반도체를 제조할 핵심 기술로, 삼성은 3나노 공정에 세계 최초로 이를 적용한 바 있다.

TSMC의 2나노 공정 수율이 60~70% 수준인 가운데, 삼성전자는 현재 30~40% 수준의 수율을 올해 안에 70%까지 끌어올릴 목표를 세웠다. 업계에서는 이를 두고 누적된 적자를 이겨낼 수 있고 더 중요한 것은 2나노 공정을 충분히 돌림으로 인해서 다른 수주를 해올 수 있는 기회를 가진다는 게 가장 큰 의미로 보고 있다.


삼성전자는 내년 미국 텍사스주 테일러 공장에 2나노 공정을 도입하는 반면, TSMC는 2028년에야 미국에서 첨단 공정 가동이 가능해 삼성에게 시간적 우위를 제공한다. 머스크는 "삼성의 텍사스 신규공장은 테슬라의 차세대 AI6칩 생산에 전념할 예정"이라며 "삼성이 테슬라가 제조 효율성을 극대화하는데 도움을 주기로 했다"고 밝혔다.

트럼프 행정부의 '메이드 인 USA' 정책 강화로 빅테크 기업들의 미국산 반도체 수요가 증가하는 상황에서 삼성전자의 기회는 더욱 확대될 전망이다. 모건스탠리는 최근 애플이 앞으로 2년간 약 5억 대의 아이폰을 출하할 것으로 전망한다고 발표했다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com