인공지능(AI) 시대가 본격화되면서 AI 칩의 중요성은 더욱 커지고 있으며, 이를 생산하는 파운드리(반도체 위탁 생산) 기업들의 기술 경쟁 또한 치열해지고 있습니다. 특히 삼성전자와 TSMC는 글로벌 파운드리 시장의 선두 주자로서, AI 칩 생산 기술, 수율 관리 능력, 그리고 주요 파트너십 측면에서 끊임없이 비교되고 있습니다. 본 글에서는 이 두 기업의 핵심 기술력을 심층적으로 분석하고, AI 칩 시장에서의 경쟁 구도를 전망해 봅니다.
미세 공정 기술 경쟁: AI 칩 성능의 핵심
AI 칩의 성능 향상은 곧 더 작은 트랜지스터를 집적하는 미세 공정 기술의 발전과 직결됩니다. 삼성전자와 TSMC는 모두 극자외선(EUV) 노광 장비를 활용하여 5nm, 4nm, 3nm 등 첨단 공정을 개발하고 양산하고 있습니다. 삼성전자는 GAA(Gate-All-Around)라는 차세대 트랜지스터 구조를 3nm 공정에 세계 최초로 도입하며 기술 리더십을 강조하고 있습니다. GAA는 기존 핀펫(FinFET) 구조 대비 전력 효율을 높이고 성능 향상을 기대할 수 있어, 고성능 AI 칩에 유리한 기술로 평가받습니다. 삼성전자는 2nm 공정 또한 GAA 기반으로 2025년 양산을 목표로 하고 있으며, 2027년에는 1.4nm 공정까지 로드맵을 제시하며 기술 혁신에 박차를 가하고 있습니다. TSMC는 안정적인 수율을 바탕으로 폭넓은 고객층을 확보하고 있습니다. 3nm 공정 양산에 이어 2nm 공정 또한 2025년부터 적용할 예정이며, AI 워크로드에 최적화된 공정 플랫폼을 제공하는 데 강점을 보입니다. TSMC는 nanosheet 트랜지스터를 기반으로 한 2nm 공정에서 성능과 전력 효율 면에서 상당한 개선을 목표로 하고 있으며, 1nm 이하의 '옹스트롬 시대'를 준비하는 등 장기적인 기술 개발 로드맵을 제시하고 있습니다. 두 기업 모두 AI 칩 성능 향상을 위한 첨단 공정 기술 개발에 매진하고 있지만, 삼성전자는 GAA라는 혁신적인 구조를 먼저 도입하며 기술적인 차별화를 시도하고 있고, TSMC는 안정적인 양산 능력과 폭넓은 고객 기반을 바탕으로 시장을 주도하고 있습니다.
수율 관리 능력: 대량 생산 안정성의 핵심
미세 공정 기술 경쟁만큼 중요한 것이 수율 관리 능력입니다. 아무리 뛰어난 기술이라도 수율이 낮으면 대량 생산이 어렵고, 이는 곧 고객사의 제품 생산 차질로 이어질 수 있습니다. TSMC는 오랜 기간 축적된 노하우와 안정적인 생산 시스템을 바탕으로 높은 수율을 유지하는 것으로 알려져 있습니다. 이는 애플, 엔비디아 등 대형 고객사들이 TSMC를 주요 파트너로 선택하는 중요한 이유 중 하나입니다. TSMC는 첨단 공정에서도 상대적으로 안정적인 수율을 확보하며 고객사의 대규모 주문에 효과적으로 대응하고 있습니다. 삼성전자 역시 수율 향상을 위해 지속적인 투자를 진행하고 있으며, 특히 GAA 공정의 안정적인 수율 확보에 주력하고 있습니다. 최근 보도에 따르면 일부 첨단 공정에서 수율 관련 이슈가 제기되기도 했으나, 공격적인 투자와 기술 개선을 통해 점차 안정화 단계에 접어들고 있다는 평가를 받고 있습니다. 삼성전자는 차세대 공정에서의 수율 안정화를 통해 TSMC와의 격차를 줄이고, 더 많은 고객사를 유치하는 것을 목표로 하고 있습니다. 수율은 파운드리 기업의 신뢰도와 직결되는 문제인 만큼, 삼성전자와 TSMC 모두 생산 안정성 확보에 최우선 순위를 두고 기술 개발과 품질 관리에 힘쓰고 있습니다.
파트너십 전략: 고객 확보 및 생태계 확장
파운드리 기업의 성공은 단순히 뛰어난 기술력에만 의존하는 것이 아니라, 강력한 파트너십 구축을 통해 고객사를 확보하고, 건강한 생태계를 조성하는 데에도 달려 있습니다. TSMC는 애플, 엔비디아, AMD, 퀄컴 등 AI 칩 시장을 선도하는 팹리스 기업들과 긴밀한 파트너십을 유지하고 있습니다. 초기 설계 단계부터 협력하여 고객 맞춤형 공정을 제공하고, IP(지적재산) 파트너와의 협력을 통해 설계 생태계를 강화하고 있습니다. TSMC의 폭넓은 고객 네트워크와 강력한 파트너십은 시장 지배력을 더욱 공고히 하는 핵심 요인입니다. 삼성전자 역시 퀄컴, 구글, 테슬라 등 주요 AI 칩 설계 기업들과 협력하며 파운드리 사업을 확장하고 있습니다. 특히 자체적인 설계 역량(System LSI)을 바탕으로 팹리스 고객에게 최적화된 솔루션을 제공하는 ‘IDM+파운드리’ 모델을 강점으로 내세우고 있습니다. 또한, 국내 중소 팹리스 기업과의 협력을 강화하고, 설계 지원 프로그램(SAFE™)을 통해 파운드리 생태계를 넓히려는 노력을 기울이고 있습니다. 결국 AI 칩 파운드리 시장에서의 경쟁은 단순히 기술력 우위를 넘어, 얼마나 많은 핵심 고객사를 확보하고, 강력한 파트너십 생태계를 구축하느냐에 따라 승패가 갈릴 것으로 예상됩니다.
결론적으로 삼성전자와 TSMC는 AI 칩 파운드리 시장을 이끄는 양대 산맥으로서, 각기 다른 강점을 가지고 치열한 경쟁을 벌이고 있습니다. 삼성전자는 혁신적인 GAA 기술을 앞세워 기술 주도권을 잡으려는 амбицию를 드러내고 있으며, TSMC는 안정적인 수율과 폭넓은 파트너십을 바탕으로 시장 지배력을 유지하고 있습니다. 향후 AI 기술이 더욱 발전하고 시장 경쟁이 심화될수록, 두 기업의 기술 혁신과 파트너십 전략은 AI 반도체 산업의 미래를 결정짓는 중요한 요소가 될 것입니다.