파운드리에 52조 투자 쏟는 TSMC…시험대 오른 삼성전자

대만 TSMC, 올해 최대 52조 원 시설투자
올해 하반기부터 3나노 양산 들어가
삼성전자도 40조 원 투자 전망
GAA 기술 도입한 3나노 상반기 양산에 '승부수'

대만 TSMC가 올해 52조 원에 달하는 사상 최대 규모의 투자계획을 밝혔다. 삼성전자의 추격을 따돌리고 파운드리(반도체 수탁생산) 사업에서 1위를 공고히 하기 위한 차원이다. 업계 1위 TSMC의 투자 행보에 반도체 업계도 촉각을 곤두세우고 있다.

16일 업계에 따르면 TSMC는 13일(현지시간) 진행된 실적발표 중 올해 400억∼440억 달러(약 47조5000∼52조3000억 원) 규모의 설비투자 계획을 밝혔다.

작년 TSMC는 300억 달러(35조7000억 원)를 투자하며 역대 최대 투자 금액을 경신했는데, 2년 연속으로 최대치 투자 계획을 발표한 것이다.

TSMC는 올해 투자액 가운데 70~80%를 7나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 이하 초미세 공정 개발에 투자한다는 계획이다.

TSMC는 최근 첨단 반도체 공정 생산능력 확대에 집중하고 있다. 올해 하반기 양산을 목표로 하는 3나노 공장도 타이난에 짓고 있고, 지난해 미국 애리조나주에 120억 달러를 투자해 5나노 공장 건설에 나섰다. 이밖에 독일과 일본, 미국 추가 지역 투자도 검토 중이다.

또한, 최첨단 공정인 3나노보다도 앞선 2나노 공정 도입에도 속도를 내고 있다. 외신 등에 따르면 TSMC는 업계에서 가장 먼저 2나노 공정 반도체를 양산하기 위해 신규 공장 용지 마련에 들어간 것으로 알려졌다.

TSMC가 첨단 공정 개발에 집중하는 건 업계 2위인 삼성전자 추격을 따돌리기 위해서다. 파운드리 전체 공정을 아우른 점유율 면에선 TSMC가 삼성전자를 크게 앞서지만, 7나노 이하 미세공정에선 양사의 치열한 접전이 이어지고 있다. 현재 전 세계에서 5나노 공정을 할 수 있는 곳은 TSMC와 삼성전자뿐이다.

▲삼성전자 평택캠퍼스 전경 (사진제공=삼성전자) (사진제공=삼성전자)

삼성전자도 대규모 증설과 미세공정 개발로 TSMC에 맞선다.

특히 삼성전자는 3나노 초미세공정 선점에 승부수를 걸었다. 반도체 업계를 주도해온 기존 핀펫 기술과 다른 게이트올어라운드(GAA) 기술을 앞세워 내년 상반기 GAA 기술을 도입한 3나노 제품 양산을 시작하고, 2025년엔 2나노 공정에 진입할 계획이다. 올해 하반기 3나노 양산을 목표로 하는 TSMC보다 생산 시점이 조금 앞선다.

삼성전자가 도입한 GAA 기술은 GAA 기술은 전력효율, 성능, 설계 유연성을 가지고 있어 공정 미세화를 지속하는 데 필수적이다. 기존 핀펫(FinFET) 구조보다 기술적으로 고난도지만, 전력효율은 더욱 뛰어나다. TSMC는 GAA가 아닌 기존 핀펫 구조를 기반으로 한 3나노 양산을 준비하고 있는 것으로 알려졌다.

TSMC에 맞서 삼성전자도 올해 40조 원을 웃도는 금액을 반도체에 투자할 것으로 전망된다. 삼성전자는 지난해 1~3분기에 반도체에 29조9000억 원을 투자했다.

경기 평택캠퍼스의 세 번째 반도체 생산라인 ‘P3’ 공장 완공과 네 번째 생산라인 ‘P4’ 착공, 미국 수탁생산(파운드리) 2공장 착공 등이 예정돼있다. 특히 2020년 4월 착공한 삼성전자 평택 3라인(P3)은 최근 건물 골조 공사를 거의 마쳤다.

P3 라인은 클린룸(먼지ㆍ세균이 없는 생산시설) 규모만 축구장 면적의 25개 크기로, 현존하는 단일 반도체 설비 가운데 세계 최대 규모다. 이곳에서는 극자외선(EUV) 기술이 적용된 14나노 D램과 5나노 로직 제품이 양산될 예정이다.

미국 텍사스주 테일러시에 들어설 20조 원 규모 파운드리 2공장은 상반기에 착공한다.

삼성전자는 테일러시 신규 설비가 평택 3라인과 함께 ‘시스템 반도체 비전 2030’ 달성을 위한 핵심 생산기지 역할을 할 것으로 보고 있다. 이후에도 2030년까지 총 171조 원을 투자해 첨단 파운드리 공정 연구개발과 생산설비 건설에 박차를 가하겠다는 구상이다.