TSMC 3나노 생산, 2027년까지 예약 마감...삼성전자 파운드리 반전 기회

인공지능(AI) 칩 수요 폭증으로 대만 TSMC의 3나노 공정 생산능력이 2027년까지 완전히 예약되면서, 삼성전자가 첨단 파운드리 시장에서 대규모 수주 기회를 맞았다.
디지타임스는 21일(현지시각) 도이체방크 분석을 인용해 "TSMC의 3나노 생산능력 포화로 첨단 칩 시장 점유율이 95%에서 90%로 하락할 것"이라며 "삼성전자가 퀄컴, AMD 등 대형 고객사를 확보할 전략적 기회를 맞았다"고 보도했다.


도이체방크에 따르면 글로벌 빅테크 기업들의 주문이 쏟아지면서 TSMC의 3나노 웨이퍼 생산 여력이 2027년까지 완전히 소진됐다. 업계 관계자들은 TSMC가 과거에도 5나노 이하 공정에서 생산능력 제약을 겪었지만, 이번 병목현상은 훨씬 심각한 수준이라고 분석했다.

모든 3나노 웨이퍼 생산 슬롯이 2027년까지 예약된 상태에서 TSMC는 현재 대형 고객사의 신규 주문을 받지 못하고 있다. 차세대 2나노 공정도 사정이 비슷하다. 애플이 TSMC 2나노 초기 생산능력의 절반 이상을 확보했고, 엔비디아가 2027년부터 2나노 생산을 맡길 예정이어서 생산능력 부족 문제가 벌써 불거지고 있다.
한국 산업매체 이비엔(EBN)은 "TSMC가 글로벌 파운드리 시장에서 올해 3분기 점유율 71%를 기록하며 AI 반도체를 사실상 100% 수주했다"며 "TSMC 공급 능력을 넘어서는 과도한 고객 수요가 몰리면서 삼성전자 파운드리에 낙수효과가 발생하는 분위기"라고 전했다.


삼성전자의 첨단 공정 수율 개선이 이번 기회를 뒷받침한다. 디지타임스는 한국 업계 소식통을 인용해 "삼성전자의 주력 3나노와 신규 2나노 공정 수율이 60%를 넘어섰다"고 보도했다. 이는 과거 삼성전자 첨단 공정의 약점으로 지적됐던 낮은 수율에서 크게 개선된 수치다.

업계 관계자들은 "삼성전자 2나노 공정 수율이 올해 1분기 30% 수준에서 최근 50%까지 올라왔다"고 전했다. 증권가에서는 "2나노 기준 TSMC의 추정 수율은 60~70% 수준"이라며 "삼성전자가 연말까지 60~70% 목표를 달성하면 TSMC와 격차를 크게 좁힐 수 있다"고 분석했다.
도이체방크는 퀄컴과 AMD가 생산 안정성 등을 종합 평가해 삼성전자의 첨단 공정 활용을 우선 검토할 가능성이 높다고 전망했다. 이 시나리오에서 기술 기업들은 AI 칩 생산을 인텔보다 삼성전자에 맡길 것이라는 분석이다.

디지타임스는 "TSMC에서 넘쳐나는 주문이 3나노를 넘어 2나노 세대까지 확산될 것"이라며 "삼성전자가 구글, AMD와 2나노 기술 기반 AI 칩 대량생산 계약을 협상하고 있다"고 보도했다. 한국 비즈니스포스트는 "삼성전자 파운드리사업부 한진만 사장이 퀄컴, AMD, 구글 등 미국 빅테크 기업을 2나노 공정 고객사로 끌어들이는 데 사활을 걸고 있다"며 "AMD와는 2나노 2세대(SF2P) 공정 샘플 테스트를 진행 중"이라고 전했다.

애널리스트들은 AI 수요 급증이 삼성전자를 2026년 의미 있는 시장 점유율 회복이 가능한 위치에 올려놓았다고 평가했다. 다만 개선된 수율이 지속 가능한 수익성으로 이어질지는 지켜봐야 한다는 신중론도 제기됐다.


TSMC와 애플의 오랜 파트너십에도 변화 조짐이 나타나고 있다. Wccftech는 지난 20일(현지시각) 웨이보 제보자를 인용해 "TSMC가 애플에 대한 우선 출하 지위를 철회할 가능성이 있다"며 "AI 붐으로 애플이 더는 TSMC의 최대 매출 기여 고객이 아니기 때문"이라고 보도했다.
Wccftech에 따르면 애플은 2024년 TSMC 연간 매출의 24%를 차지했으나, 2025년에는 엔비디아가 1위 고객으로 올라섰다. 웨이보 제보자는 "TSMC 최고경영자(CEO) 웨이쩌자가 애플 본부를 방문해 최근 몇 년 중 최대 폭의 가격 인상을 요구했다"고 전했다.

TSMC는 2나노 웨이퍼 공급 부족을 겪고 있으며, 압도적 수요 압박 속에서 2026년부터 4년 연속 첨단 공정 가격을 인상할 것으로 알려졌다. 애플의 아이폰18 시리즈용 A20 시스템온칩(SoC) 단가는 개당 280달러(약 41만 원)로 추산되며, 이는 가격 인상이 이미 적용됐을 가능성을 시사한다.

2나노 공정의 테이프아웃(칩 설계 완료 단계)은 3나노 대비 1.5배 증가한 것으로 전해졌다. 이는 애플, 퀄컴, 미디어텍 외에도 다수 고객사가 2나노 생산을 준비하고 있음을 의미한다. 웨이보 제보자는 "엔비디아가 현재 TSMC 전체 매출의 13%를 차지하는 최대 고객"이라며 "AI 버블이 꺼질 때까지 TSMC는 애플에 호의를 되돌리지 않을 것"이라고 전했다.

TSMC는 AI 붐에 따른 설비투자 규모를 올해 520억 달러(약 76조 2900억 원)에서 560억 달러(약 82조 1600억 원) 사이로 책정했다. 이는 전례 없는 수준이다. 다만 이 보도는 웨이보 제보에 기반한 것으로, Wccftech는 TSMC와 애플 측의 공식 확인이 없어 신중한 해석이 필요하다고 전했다.


반도체 소재 공급망도 미국 중심으로 재편되고 있다. 대만 실리콘 웨이퍼 제조업체 글로벌웨이퍼스의 서수란 회장은 21일 "고객사의 주문 확약을 전제로 미국 텍사스주 공장 2단계 증설을 준비 중"이라고 밝혔다. 글로벌웨이퍼스는 TSMC의 주요 공급업체로, TSMC는 현재 애리조나주 공장군에 1650억 달러(약 242조 원)를 투자하고 있다.

서 회장은 "1단계 공장만으로는 시장 수요를 감당하기 어렵다"며 "여러 고객사가 각각 증설 요청을 했다"고 설명했다. 글로벌웨이퍼스는 앞서 텍사스주에 35억 달러(약 5조1300억 원)를 투자해 300밀리미터(12인치) 실리콘 웨이퍼 통합 생산기지를 건설했다. 20년 만에 미국에 신설된 첨단 웨이퍼 제조 시설로, 현재 미국 내 유일한 첨단 웨이퍼 생산 거점이다.

지난주 미국은 대만과 무역협정을 체결했다. 협정에 따라 대만 기업들은 반도체, 에너지, AI 분야 미국 생산능력 확대를 위해 2500억 달러(약 366조 원)를 투자하고, 대만의 대미 수출품 관세율은 20%에서 15%로 인하된다.

글로벌웨이퍼스는 전 세계 9개국에 18개 생산 및 운영 거점을 보유하고 있으며, 미국에는 텍사스주와 미주리주에 제조 공장을 운영 중이다. 실리콘 웨이퍼는 칩 제조의 핵심 부품으로, 대형 웨이퍼는 첨단 칩 생산에 널리 활용된다. 웨이퍼 1장당 더 많은 칩을 생산할 수 있어 단위당 제조 비용을 낮출 수 있기 때문이다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com