삼성전자의 라이벌 대만 파운드리 업체 TSMC을 알아보자

반도체 파운더리 1위 기업인 대만의 TSMC社 는 최근 113조 규모의 대규모 투자 계획을 내놓았습니다.  한화로 약 113조에 이르는 엄청난 금액입니다. 최근 늘어나는 반도체 수요를 따라잡기 위해 생산력을 높이고 반도체 관련 연구개발(R&D)에도 나설 계획이라고 합니다.

 

대만반도체TSMC

 

 

삼성의 라이벌 대만 파운드리 업체 TSMC

TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Limited)는 대만 반도체 제조 기업의 약자입니다. 반도체 파운드리 분야로는 삼성보다 더 큰 기업으로 세계 1위 기업입니다. 미국에 팹리스 자회사인 웨이퍼테크(WaferTech Limited Liability Company)를 소유하고 있어 실제로는 설계와 생산을 동시에 하는 IDM 기업 역할을 하고 있습니다. 매출은 2020년 4분기 기준으로 125억 5000만 달러(약 13조 6300억 원)를 달성하였고, 시가 총액은 약 689조 원입니다. 현재 대만과 미국 등에 총 17개 공장을 보유하고 있으며, 애플과 같은 대형 빅 테크 기업들 모두가 TSMC의 주요 고객입니다.

 

1. 팹리스(Fabless)? 파운드리(Foundry)? IDM?

사실 반도체 분야는 생소한 단어가 많아 용어 정리를 간단히 해보겠습니다.

• 팹리스 : 간단하게 설계자라고 보시면 됩니다. 반도체 회사를 크게 2개로 나누는데 팹리스와 파운드리로 나누게 됩니다. 이 중에 반도체 설계만 하는 회사를 팹리스라고 하는데 대표적인 회사로는 AMD, 애플, 퀼컴 그리고 엔디비아가 있습니다. 이들은 설계만하기 때문에 제조사인 삼성이나 TSMC에게 생산을 맡깁니다. 
• 파운드리 : 파운드리의 어원은 주조 공장을 뜻하는데 반도체산업에 자연스레 사용되고 있습니다. 파운드리는 앞서 알려드린 바와 같이 삼성과 TSMC와 같이 반도체를 생산하는 업체를 뜻합니다. 
• IDM : 팹리스 + 파운더리, 즉 설계와 생산을 동시에 하는 업체를 뜻으로 종합반도체 회사라 부릅니다. 이에 해당하는 대표적인 회사가 바로 삼성전자입니다. 삼성전자는 잘 알려진 대로 스마트폰에 들어가는 AP와 DRAM, SSD에 들어가는 NAND Flash 등을 설계해 팹리스 역할을 하고 있으며, 엔디비아의 RTX3000 시리즈를 의뢰를 받아 생산을 하고 있습니다. 

 

2. 반도체 점유율

올해 전 세계 파운드리 시장규모는 738억달러로 지난해 681억 달러 대비 약 8.4% 증가하였는데 그 지속세가 이어질 것으로 예상하고 있습니다. 2021년 1분기 기준으로 TSMC는 56%로 앞도적인 1위며, 삼성전자는 18%로 2위를 기록했는데 작년 1분기 29%로 좁혀진 이후 지속적으로 격차가 벌어져 현재는 30%가 넘는 격차를 보이고 있습니다. 이어서 UMC와 글로벌파운드리가 각각 7%로 공동 3위를 기록하고 있고, 뒤이어 SMIC는 5%를 기록 중입니다. 

 

 

3. TSMC, 삼성 그리고 인텔

 TSMC와 삼성은 파운드리 분야에서 라이벌 관계입니다.(사실 라이벌이라고 하기엔 그 격차가 너무 크기도 합니다.) 이를 좀더 알기 위해서는 반도체를 만드는 기술력을 알 필요가 있습니다.

1) 기술력의 중심 '나노미터'

 

 

 

반도체는 작은 판위에 얼마나 많은 회로가 그려져 있느냐에 따라 성능이 갈리게 됩니다. 이 작은 공간 위에 많은 회로를 세기기 위해서는 회로의 굵기를 얇게 그리는 게 중요합니다. 이 굵기를 '회로 선폭'이라 합니다. 즉 파운드리 기업의 기술 경쟁력은 얇은 회로 선폭에 달려있습니다. 기술 발전이 거듭될수록 회로 선폭이 줄어들고 있고 현재는 나노미터 단위(머리카락 굵기 10만 분의 1 수준)로 까지 발전했습니다. 현재까지는 3 나노공정까지도 나오고 있습니다.(앞의 숫자가 작을수록 높은 기술력을 나타 냅니다.)

 

2) 7나노 이하 기술력 보유

오직 삼성과 TSMC 만이 7 나노 이하의 기술력을 보유하고 있습니다. 그렇기에 두 기업이 경쟁상대로 언급이 되고 있습니다. 그러면 삼성이 TSMC를 따라잡을 수 있는가?라는 질문에는 아직은 힘들다는 게 전문가들의 입장입니다. 이유는 아래와 같습니다.

• 첫 번째 이유는 볼륨의 차이입니다. TSMC의 엄청난 생산량을 자랑하는데 이는 고객과 포트폴리오가 다양하다는 뜻입니다. 반면 삼성은 고객이 다양하지 않고 시설도 부족한 현실이며, 현재 시설 역시 삼성 스마트용 반도체에 집중이 되어있습니다. 고객들의 입장에서는 당연히 생산량도 많고 경험이 많은 TSMC를 선호하고 있습니다. 
• 두 번째는 앞도적은 시설입니다. 삼성은 최근 평택에 공장 증설데하는 등 파운드리에 적극적으로 투자를 하고 있는데 문제는 공장을 늘리는 것도 중요하지만 장비의 볼륨도 함께 늘려야 한다는 것입니다. 5 나노 이하의 제품을 만들기 위한 EUV가 필요한데 문제는 이장비의 경우 네덜란드의 ASML 기업이 유일하게 제작을 하고 있는데 1대에 2000억 원에 이르는 초 고가장비입니다. 가격뿐만 아니라 생산량도 엄청 적은데(출하량 기준으로 2018년(18대), 2019년(26대), 2020년(36대)) 이 마저 대부분이 TSMC로 공급이 된다는 것입니다. 지난해 기준으노 EUV 장비 보유량은 TSMC가 60여 대, 삼상은 10여 대를 가지고 있습니다. 즉, TSMC가 규모도 크고 안정적인 생산이 가능하다는 말입니다.
• 세 번째는 파트너쉽입니다. TSMC는 파운드리 업체로 설계를 하지 않고 생산만 하기 때문에 고객과의 경쟁이 생길 수 없습니다. 하지만 삼성의 경우 파운드리 사업부가 독자적인 운영을 하고 있지만 독자 반도체 칩 엑시노스를 개발하는 종합 반도체 기업입니다. 삼성에 생산을 맡기는 팹리스의 입장에서는 삼성은 경쟁상대입니다. 그렇기 때문에 기술유출과 같은 보안 문제가 신경 쓰이기 마련입니다.
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3) 그래도 삼성전자가 위협적인 이유

 

 

 

위와 같이 TSMC가 아직은 여러 부분에서 삼성에게는 앞선게 사실이지만 삼성역시 강점을 보이는 부분이 있는데 바로 미세공정입니다.

• 10 나노 이하의 공정에서는 TSMC와 삼성의 격차가 6:4 정도로 격차가 줄어들었습니다. 앞으로 미세공정의 수요가 늘어날 것이기 때문에 삼성에게도 큰 호재로 작용할 것입니다.
• 7 나노 분야에서는 거의 대등한 기술력을 보유한 것으로 보이며 5 나노 공정에서 TSMC가 애플과 AMD 고객으로 확보한 가운데 삼성역시 퀄컴과 NVIDIA를 고객으로 확보한 상태입니다.
• 현재 가장 뜨거운 분야가 3나노 분야입니다. 이 기술은 인공지능, 5G, 자율 주행, 클라우드 등 처리할 정보량이 많고 속도가 빨라야 하는 반도체에 주로 이용이 되기 때문에 애플, 구글, 아마존, 마이크로 소프트 등이 파운드리 고객이 된다면 파운드리 시장은 엄청난 규모와 증가세를 보이게 될 것입니다. 그렇게 때문에 양사 모두 3 나노 공정을 2022년부터 생산 하겠다고 발표했습니다. 만약 이 기술에서 삼성이 앞선다면 점유율을 최대 40% 까지 끌어올릴 수도 있다는 전망이 나오고 있습니다. 
• 이번 삼성이 인텔로 부터 수주받은 칩은 'SOUTH BRIDGE' 칩인데 메인보드에 들어가는 칩셋의 일종입니다. 14 나노미터 공정으로 생산될 것으로 보이는데 고급분야가 아니라서 아쉬움은 있지만 삼성에서는 이번 계약이 잘 된다면 인텔과의 거래를 이어갈 수 있고 나중에는 인텔의 주력 제품까지도 수주할 수 있을 거란 관측이 나옵니다. 

 

4) 투자 현황

TSMC가 이미 올해 280억 달러(약 31조) 투자 계획을 한데이어 향후 3년간 1000억 달러(약 113조) 추가 투자하겠다고 발표했습니다. 이 투자금액은 삼성전자가 2030년까지 투자 예상 금액 133조에 맞먹는 금액입니다. 이미 파운드리 시장에서 50% 넘게 차지하고 있지만 더욱 격차를 벌리겠다는 초격차 전략을 내놓은 것입니다. 인텔 역시 200억 달러 투자를 통해 미국 애리조나주에 2 개의 공장 건설 예정이며 이 투자를 통해 파운드리 사업에 진출할 예정입니다. 

 

 

 

 

현재 인텔은 IDM(종합 반도체 회사) 임에도 불구하고 공정 난의도나 비용 문제 때문에 파운드리 회사에게 생산을 위탁하고 있는 실정입니다. 그리고 이렇게 위탁하는 현상을 펩라이트(Fab-Light)이라고 합니다. 현재 인텔은 7 나노 공정에도 어려움을 겪고 있는 실정입니다.

 

앞으로 파운드리 시장은 TSMC, 삼성 그리고 인텔에 의하여 재편 될 것으로 예상이 됩니다. 기술적으로는 이미 TSMC와 삼성이 인텔에 앞서있지만 엄청난 자본과 미국 정부의 지원을 받을 인텔의 성장이 기대가 됩니다. 

 

 

4. 제발 반도체 생산 좀 늘려줘

현재 IT 업계는 극심한 반도체 부족 사태를 겪고 있는데 이는 TSMC에게 큰 호재입니다. 사실 완성차 시장과 스마트폰 그리고 PC 사업에서도 반도체 부족 현상은 이미 오래전부터 지속되어 왔습니다. 특히 자동차 시장 같은 경우에는 자율주행이 도래하면서 자동차에 들어가는 반도체 개수가 200개에서 2000개로 증가하였으니 그 수요가 폭발적으로 증가한 것이 당연합니다. TSMC 고객은 반도체 부족으로 인하여 그들 고객 이탈을 걱정하고 있는 실정이라 TSMC에게 의존할 수 밖에 없는 실정입니다. 

 

TSMC는 작년 한해 동안 모든 공장을 100% 이상으로 가동을 했지만 수요를 맞추지 못하고 있습니다. 참고로 TSMC의 주요 고객은 애플, 퀼컴, 엔비디아, AMD 등이 있습니다. 더욱이 아마존, 페이스북 등 인터넷 기업까지도 반도체 설계 즉 팹리스로 진출을 하면서 파운더리 업체에게 더 다양한 고객층을 확보한 상태입니다. 

 

현재 대표적인 파운드리 업체가 엄청난 투자를 통해 공급을 계획하고 있지만 치솟는 수요에 맞추기는 역부족으로 보입니다.

 

 

5. TSMC의 일본으로 진출

TSMC는 올해 약 2100억 원을 일본에 투자할 계회이라고 발표했습니다. 일본 진출을 통해 일본 기업과의 시너지 효과와 함께 대만, 일본 그리고 미국의 거리를 좁히는 가운데 한국과 중국의 경쟁사와의 격차를 벌리기 위한 의도입니다. 특히 세계 최고 수준의 장비 제조 업체, 소재업체 인프라를 활용하기에 일본이 제격이라는 평가를 내다고 합니다. 

 

 

일본 이바라키시에 반도체 패키징(후공정) 작업에 관한 R&D 시설을 만들 예정이며, 생산라인 역시 검토중에 있습니다. 특히, 패키징의 경우 IT 기기의 크기가 작아지면서 공정이 역시 미세화되어 패키징에 대한 중요성이 높아지고 있습니다.  

 

 

6. 차량용 반도체와 TSMC

앞서 언급한 바와 자율주행과 같은 자동차 산업의 변화에 따라 반도체에 대한 수요가 급격히 증가하였고 반도체 품귀현상은 전 자동차 사업으로 퍼졌습니다. 특히 자동차 업계에도 반도체 품귀 대란으로 인하여 여러 업체가 생산에 큰 차질을 빚고 있습니다. 예로 올해 초 포드는 자동차용 반도체 물량 확보에 실패해 브라질에 위치한 100년 넘게 운영된 조립공장 등 을 폐쇄하였으며, 미국 공장 역시 가동이 중단된 상황입니다. 제너럴 모터스(GM)는 대만 정부에게 반도체 공급을 직접 호소하기도 했습니다. 독일 3대 자동차 업체 메르세데스-벤츠-아우디 역시 반도체 펜데믹을 피하지 못하고 있습니다. 하지만, 파운드리 업체가 현재 예비 가동여력이 없기 때문에 사실상 대부분의 자동차 업체는 반도체 확보에 어려움을 지속될 예정입니다.

 

오늘은 파운드리 업체 TSMC와 반도체 사업에 대한 전반적인 내용을 다뤄봤습니다. 이런에 반도체 시장에서는 팹리스 기업들이 주목을 받았는데 현재는 수요의 증가로 인하여 파운드리 업체에 큰 이목이 쏠리고 있습니다. 앞으로 더 많은 변화와 삼성과 TSMC 간의 라이벌 구도도 흥미로울 것으로 보입니다. 

 

감사합니다.