삼성전자, 평택에 EUV 파운드리 구축...TSMC 경쟁 본격화

이달 생산라인 공사 착수...내년 하반기 본격 가동 예정

5나노 이하 주력 생산...미세공정 시장 주도로 성장 노려

기흥·화성과 삼각편대 구축...시스템반도체 수요 적기 대응

경기도 평택 삼성전자 캠퍼스 전경.ⓒ삼성전자

삼성전자가 극자외선(EUV·Extreme Ultra Violet) 기반 파운드리(반도체 위탁생산) 생산라인 구축에 나선다. 미세공정 시장을 주도하며 업계 1위 타이완 TSMC와의 경쟁도 본격화한다.

삼성전자는 경기도 평택캠퍼스에 EUV 기반 최첨단 제품 수요 증가에 대응하기 위해 파운드리 생산 시설을 구축한다고 21일 밝혔다. 이달 평택 파운드리 라인 공사에 착수했으며 내년 하반기부터 본격 가동하는 것을 목표로 하고 있다.

EUV는 기존 불화아르곤(ArF)을 대체할 수 있는 차세대 광원으로 EUV 노광 기술은 파장의 길이가 불화아르곤(ArF)의 14분의 1 미만에 불과해 보다 세밀한 반도체 회로 패턴 구현에 적합하다. 또 복잡한 멀티 패터닝 공정을 줄일 수 있어 반도체의 고성능과 생산성을 동시에 확보할 수 있다는 장점이 있다.

반도체 초미세 공정은 반도체 위에 그리는 회로의 선을 얼마나 얇게 새겨넣을 수 있는지가 핵심이다. 회로폭이 얇을수록 전력 소모는 적고 성능은 높일 수 있는 장점이 있다.

삼성전자는 지난 2월 EUV 전용 화성 'V1 라인' 가동에 이어 평택까지 파운드리 라인을 구축하며 모바일·고성능컴퓨팅(HPC·High Performance Computing)·인공지능(AI) 등 다양한 분야로 초미세 공정 기술 적용 범위를 확대해 나가고 있다.

또 지난해 화성 S3 라인에서 업계 최초로 EUV 기반 7나노 양산을 시작한 이후 2020년 V1 라인을 통해 초미세 공정 생산 규모를 지속 확대해 왔다. 여기에 2021년 평택 라인이 가동되면 7나노 이하 초미세 공정 기반 제품의 생산 규모는 더욱 가파르게 증가할 전망이다.

이에 맞춰 삼성전자는 생산성을 더욱 극대화한 5나노 제품 비중도 점차 확대해 나갈 계획이다. 올해 하반기에 화성에서 먼저 양산한 뒤 평택 파운드리 라인에서도 주력 생산할 예정이다.

정은승 삼성전자 디바이스솔루션(DS)부문 파운드리사업부 사장은 "5나노 이하 공정 제품의 생산 규모를 확대해 EUV 기반 초미세 시장 수요 증가에 적극 대응해 나갈 것"이라며 "전략적 투자와 지속적인 인력 채용을 통해 파운드리 사업의 탄탄한 성장을 이어나갈 것"이라고 말했다.

◆ 위기에도 공격적인 투자...미·중 무역분쟁 영향 정면돌파

이번 투자는 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 확산으로 인한 경영환경 악화 등 위기 속에서도 공격적인 투자를 통해 반도체의 초격차 경쟁력을 유지해 나가겠다는 전략으로 풀이된다.

또 미국과 중국간 무역 분쟁으로 영향이 예상되는 파운드리 분야에서 외부 변수를 경쟁력으로 정면 돌파하겠다는 이재용 부회장의 의지의 표현으로도 읽힌다.

이 부회장은 지난해 4월 발표한 오는 2030년 시스템반도체분야 1위를 목표로 '반도체 비전 2030'을 발표한 바 있다. 이번 증설 투자는 글로벌 1위 달성을 위한 세부 전략 차원에서 이뤄지는 후속 조치의 일환이다.

삼성전자 파운드리 생산라인 전경.ⓒ삼성전자

EUV기반 파운드리 생산라인이 구축되면 평택사업장은 초미세공정 개발 및 양산의 핵심 전진기지로 육성될 것으로 보인다. 또 D램 등 메모리반도체를 주력으로 해 온 평택사업장에 파운드리 생산라인이 증설되면 기존 기흥·화성 등과 삼각편대를 구축하게 된다.

이를통해 초격차 기술력에 대규모 생산력을 더해 파운드리 점유율을 끌어올림과 동시에 시스템반도체 경쟁력을 메모리반도체 수준으로 끌어 올리겠다는 의지다.

회사측은 "글로벌 파운드리 시장은 5세대이동통신(5G)·HPC·AI·네트워크 등 신규 응용처 확산에 따라 초미세 공정 중심의 성장이 예상된다"며 "프리미엄 모바일 칩을 필두로 하이엔드 모바일 및 신규 응용처로 첨단 EUV 공정 적용을 확대해 나간다는 전략"이라고 설명했다.

◆ 세계 1위 TSMC 아성에 도전장...기술력·생산성 우위 점한다

삼성전자는 이번 생산라인 구축을 통해 기술력과 생산성을 모두 갖춰 글로벌 파운드리 업계 1위 TSMC와 경쟁해 나가겠다는 목표다.

현재 전 세계 파운드리 업계에서 7나노 이하 초미세 공정을 도입한 곳은 삼성전자와 TSMC 두 곳으로 TSMC도 올해 안으로 5나노 공정 양산을 시작한다는 계획이다. 5나노 이하 공정을 개발하기 위해서는 EUV를 기반으로 하는 생산라인이 필수적이다.

삼성전자는 그동안 초미세 공정 수준 등 높은 기술력을 갖춰 왔는데 이번 증설로 생산능력도 한층 향상시킬 수 있게 됐다. 팹리스(반도체 설계전문)업체들은 파운드리업체에 생산을 의뢰할때 기술력과 함께 생산능력도 함께 고려하는 것이 보통이다.

삼성전자가 이번 증설로 올 하반기부터 5나노 칩을 양산하게 되면 TSMC와의 격차를 줄이는데도 큰 역할을 할 것으로 기대되고 있다. 시장조사기관 트렌드포스에 따르면 삼성전자는 올 1분기 전 세계 파운드리 시장 점유율이 15.9%로 2위인데 압도적 1위인 TSMC(54.1%)와는 약 40%에 가까운 격차를 보이고 있다.

양사는 모두 세계 최고 수준의 기술력을 보유해 차이가 거의 없지만 고객 포트폴리오가 다양한 TSMC가 점유율에서는 압도적인 지위를 확보하고 있다.

또 위탁생산만 전문적으로 하는 TSMC와 달리 삼성전자는 시스템LSI사업부에서 자체적으로 칩 설계를 하는 것이 고객인 팹리스 업체 입장에서 기술 유출 우려를 야기하는 약점으로 작용한다는 것이 업계의 정설이다.

삼성전자 파운드리 EUV기반 공정 현황.ⓒ삼성전자