삼성전자(005930)가 차세대 파운드리(반도체 위탁 생산) 공정에서 AMD의 최신 반도체 생산을 추진하고 있다. 테슬라·애플에 이어 AMD까지 고객사로 확보하게 되면 업계 1위 TSMC 추격과 파운드리 부문 흑자 전환에 탄력이 붙을 수 있다는 분석이 나온다.
14일 업계에 따르면 삼성전자 디바이스솔루션(DS)부문 파운드리사업부는 현재 AMD가 설계한 반도체를 자사 2㎚(나노미터·10억분의 1m) 2세대(SF2P) 공정에서 생산하는 방안을 논의 중이다. 이를 위해 조만간 멀티프로젝트웨이퍼(MPW)를 통해 AMD 칩을 시제작할 계획이다. MPW란 한 장의 웨이퍼에 여러 회사나 기관이 설계한 디자인을 함께 제작하는 것이다. 두 회사는 해당 공정을 통해 AMD가 요구하는 성능 수준을 실제로 구현할 수 있는지 등을 따져 내년 1월께 계약 여부를 최종 확정할 방침인데 업계에서는 생산이 유력할 것으로 보고 있다. AMD가 의뢰한 제품은 AMD의 차세대 중앙처리장치(CPU) 칩으로 추정된다.
삼성전자와 AMD가 계약을 논의 중인 2나노미터 2세대(SF2P) 공정은 삼성전자가 총력을 쏟고 있는 차세대 공정이다. 삼성전자는 내년까지 이 공정의 양산 체제를 완비하고 내년과 내후년을 책임질 간판 기술로 키워나갈 청사진을 세웠다. 2세대 2나노 공정은 1세대(SF2) 대비 8% 좁은 면적에도 성능은 12% 높고 소비 전력은 25% 줄일 수 있다.
이번 계약은 삼성전자가 앞세운 차세대 공정의 신뢰도를 높일 마중물이 될 수 있다. 삼성전자는 TSMC의 속도에 맞춰 막대한 비용을 쏟아 신 공정을 개발해 왔지만 고객사 확보에는 어려움을 겪었다. 파운드리 산업은 실제 고객 물량을 소화하며 겪는 시행착오와 경험을 통해 공정 기술을 최적화하고 수율을 끌어올릴 수 있는데, TSMC가 애플, 엔비디아 등 굵직한 고객 물량을 소화하며 기술을 벼려온 반면 삼성전자는 고객 확보에 난관을 겪었다. 엔비디아에 이어 2위 그래픽처리장치(GPU) 설계 기술을 보유한 AMD라는 걸출한 고객의 존재는 선단 공정 경쟁력을 강화 중인 삼성에 천군만마가 될 수 있다.
파운드리 업계 1위 TSMC와의 격차 추격에도 중요한 계기가 될 수 있다. 시장조사기관 트렌드포스에 따르면 올해 2분기 기준 글로벌 파운드리 시장에서 TSMC 점유율이 사상 최초로 70%를 돌파했고 3분기에는 71.0%로 높아졌다. 삼성전자는 6.8%에 그쳤다. 하지만 최근 빅테크 수주 물량에 더해 이번 AMD 계약까지 체결되면 빅테크 계약 물량이 반영되는 수년 후에는 새 모멘텀을 마련할 수 있다는 분석이 나온다.
회사는 최근 3분기 실적발표에서 “파운드리가 첨단공정 중심으로 분기 최대 수주 실적을 달성했다”며 “일회성 비용이 감소하고 라인 가동률이 개선되면서 전 분기 대비 실적이 큰 폭 개선됐다”고 말했다.
회사는 위기감을 늦추지 않고 AMD 계약에 총력을 기울이고 있다. 빅테크들은 TSMC 단일 공급 체제에 위기감을 갖고 공급망 다변화를 위해 그간 삼성전자와 여러 프로젝트를 논의해 왔지만 실제 계약으로까지 이어지는 경우는 많지 않았기 때문이다. AMD 역시 올해 초중순까지 삼성전자 4나노 공정을 통해 자사 중앙처리장치(CPU) 물량을 맡기는 것을 추진했지만 실패했다. 삼성전자는 TSMC에 전량을 맡기고 있는 퀄컴의 모바일 어플리케이션프로세서(AP) 물량을 갖고 오기 위해서도 노력했지만 무위에 그쳤다.
다만 이번은 다르다는 기대감도 감지된다. 테슬라가 자사 차세대 AI용 반도체인 AI6 칩 생산을 맡긴 공정 역시 2세대 2나노 공정이란 점에서 기술 경쟁력이 올라왔고, 2세대 2나노 공정의 기반이 되는 1세대 공정 역시 수율이 안정적으로 올라오고 있기 때문이다. 1세대 2나노 공정을 통해 양산될 삼성전자의 차세대 모바일 AP인 ‘엑시노스2600’은 내년 초 출시될 갤럭시 S26 탑재가 점쳐진다.
AMD 계약까지 성사되면 삼성 파운드리의 부활에도 탄력이 붙을 전망이다. 회사는 내부적으로 2027년께 파운드리 사업부의 흑자전환을 노리고 있는 것으로 알려졌다. 게다가 삼성전자 메모리사업부가 고대역폭 메모리(HBM) 사업에서 성과를 내고 있는 것도 낙수효과로 작용할 예정이다. 삼성이 HBM 시장에서 처음으로 SK하이닉스와 어깨를 나란히 한다는 평가를 받는 6세대 HBM(HBM4)은 내년 양산이 유력한데, 이 제품부터는 HBM 내에서 데이터를 분배하는 등 컨트롤타워 역할을 하는 베이스다이 역할이 중요해진다. 삼성 HBM4에 들어갈 베이스다이는 삼성 4나노 공정을 통해 생산되기에 향후 HBM4 납품이 많아지면 파운드리 매출도 늘어나는 구조다.
재계 관계자는 “삼성전자가 물밑에서 여러 빅테크와 파운드리 계약을 추진해 왔고 하나둘씩 성과를 내고 있다”며 “여기에 내년 HBM용 베이스다이 등 메모리발 호재도 있어 생각보다 실적 개선이 빨라질 수 있다”고 분석했다.
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