“삼성이 SK 추격하기·인텔의 사업 좌초 위기”

불과 2년만에 나타난 반도체 시장의 무서운 급변동입니다.

인공지능(AI) 붐이 일으킨 병렬연산 AI 칩수요로 엔비디아가 영향력을 떨치면서 반도체 시장의 다이내믹스가 급변동하고 있습니다.

역대 볼 수 없었던 가장 강력한 시장 변화입니다.

AI 칩 수요에 대응해 기술력과 안정적인 수율이 입증된 파운드리 시장의 황제인 TSMC는 2년 새 더욱 약진하며 2위인 삼성전자와 격차를 넓히고 있습니다.

이런 가운데 메모리 시장의 독보적 1위였던 삼성전자가 위태롭습니다. 2위 SK하이닉스가 강력한 성장 엔진을 장착했기 때문입니다.

역시나 엔비디아에 고대역폭메모리(HBM)를 납품하면서 나타난 변화입니다. 이 프리미엄 메모리 시장에서 삼성전자가 SK하이닉스를 추격해야 하는 믿을 수 없는 풍경이 벌어지고 있습니다.

이 와중에 3년 전 TSMC와 삼성전자를 잡겠다고 야심차게 외쳤던 미국의 종합반도체 기업 인텔은 제대로 꿈도 펴지 못하고 추락 중입니다.

기술 추격은 요원한 가운데 막대한 투자 지출로 인해 수익성이 악화되면서 대규모 구조조정을 시작한 것입니다.

기존 데이터센터 등에 납품되던 반도체 사양이 인텔이 도저히 만들 수 없는 높은 기술력의 ‘엔비디아 칩’ 스타일로 바뀌면서 이 모든 사달이 났습니다.

엔비디아 칩 시대가 열리면서 불과 2년만에 이처럼 세계 종합반도체 1위 기업 인텔과 한국의 세계 메모리 1위 기업 삼성전자에 격변이 발생한 것입니다.

한치 앞을 내다보기 힘든 격변의 시장 상황을 소개하고 삼성전자의 앞날을 진단합니다.

7년 전 삼성의 야심찬 파운드리 비전···“압도적 2위로 TSMC도 제친다”

2020년 삼성전자가 세계 최대 규모의 반도체 공장인 평택 2라인 가동에 들어간 모습. D램과 낸드, 파운드리까지 생산하는 세계 최대 반도체 생산 라인으로 삼성의 반도체 대도약을 상징하는 공간이었다. <사진=삼성전자 뉴스룸>

기자는 지난 2017~2019년 삼성전자와 SK하이닉스 등 반도체 시장 취재를 담당했습니다. AI 반도체 수요가 없었던 당시로서 업계의 관심은 오로지 메모리 시장의 경기 사이클 상황이었습니다.

어차피 세계 메모리 시장을 70% 안팎으로 차지하는 삼성전자와 SK하이닉스 ‘보유국’으로써 시장은 메모리 반도체 수익성이 극대화하는 호황 국면이 언제까지 지속될지 여부에 촉각을 곤두세웠습니다.

그런데 공급자 경쟁이 치열해 경기 사이클에 민감한 메모리 시장과 달리 반도체 수탁생산이라 불리는 파운드리 시장은 달랐습니다.

절대적 공급자인 대만 TSMC로 시장 구도가 짜여진 가운데 이 시장은 경기 사이클을 타지 않고 4차산업혁명 시대와 맞물려 규모가 계속 커졌습니다.

파운드리 사업부를 가진 삼성전자가 메모리 시장에 안주하지 않고 파운드리 시장 공략을 선언한 것도 이 즈음이었습니다.

메모리 시장에서 단련된 미세공정 기술력을 파운드리로 확장해 ‘외계인이 만든 반도체’라는 별명을 가진 TSMC를 따라잡겠다는 구상이었죠.

당시 기억이 생생한 게, 삼성은 2017년 파운드리 포럼 행사를 열고 ‘압도적 2위’로 지위를 강화한 뒤 ‘파운드리 정상기업’으로 TSMC까지 추월하겠다는 선포를 했습니다.

파운드리 시장 점유율은 당시 TSMC가 50%를, 나머지를 다른 대만 기업들이 나눠먹는 가운데 삼성전자는 7%대 점유율을 기록 중이었습니다.

자신보다 2~3%포인트 점유율이 앞선 대만 경쟁사들을 단기간 내에 잡으며 ‘압도적 2위’ 지위를 굳힌 뒤 TSMC까지 잡겠다는 포석이었습니다.

삼성, 도발적 비전 사라지고 올해 중대 진로 변경···나노경쟁보다 ‘토털서비스’

삼성전자가 파운드리 사업 차별화를 위해 사활을 걸고 있는 패키지 관련 이미지. <사진=삼성전자>

7년이 흐른 지금 삼성 파운드리 사업은 과연 이 목표를 달성했을까요.

안타깝게도 발칙하고 도발적이었던 당시의 비전은 자취를 감췄고 갈 길이 더 멀어진 미실현 목표가 됐습니다.

얼마 전 미국 실리콘밸리에서 2024년 삼성 파운드리 포럼이 열렸는데 심지어 그 도발적 비전조차 좋게 말해 한없이 젊잖아진 상황입니다.

이 자리에서 삼성은 중대한 항로 변경을 천명합니다. TSMC와 미세공정 경쟁보다는 ‘토털서비스’로 승부를 보겠다는 전략입니다.

그간 삼성전자는 이른바 ‘나노 경쟁’이라 불리는 미세공정에서 천문학적인 지출을 하고도 성과를 거두지 못했습니다.

나노란 반도체 회로 선폭으로, 선폭이 좁을수록 소비전력이 줄고 처리 속도가 빠릅니다.

양산한 칩의 불안정한 수율과 퀄리티 문제로 심지어 삼성전자 내 핵심 수요처인 스마트폰 사업부조차 파운드리 사업부가 만드는 갤럭시향 스마트폰칩 사용을 주저하기 시작했습니다.

이 와중에 엔비디아가 일으킨 AI 칩 생산 수요는 온전히 TSMC 차지가 됐습니다. 기술 검증이 안 된 삼성의 파운드리 사업에 고사양 AI 칩 생산을 맡길 반도체 설계 기업들이 많지 않다는 뜻입니다.

이런 연유에서인지 삼성은 올해 포럼 자리에서 나노 경쟁이라는 키워드를 앞세우지 않고 TSMC가 할 수 없는 ‘파운드리·메모리·패키지’라는 풀서비스를 제공하는 기업이 되겠다고 강조했습니다.

경쟁의 본질인 ‘공정의 탁월성’보다는 다른 부수적 서비스를 결합해 차별화 전략을 꾀한다는 삼성의 이상한 항로 변경은 그만큼 TSMC라는 거대 장벽을 넘어서기 어렵다는 현실적 고충과도 연결돼 있는 것 같습니다.

삼성보다 더 위기인 미국 인텔···파운드리 사업 분사까지 검토

막대한 자금 위기로 구조조정을 시작한 인텔의 팻 갤싱어 최고경영자. <사진=AFP 연합>

엔비디아의 AI칩 수요가 야기한 시장 변화는 세계 1위 반도체 기업인 인텔에서 더욱 치명적입니다.

메모리 시장을 넘어 파운드리 시장에서 새로운 먹거리를 찾겠다던 삼성에 이어 인텔도 4차 산업혁명의 최대 수요처가 반도체 시장 내 파운드리 분야가 될 것이라고 기대하며 2021년부터 막대한 투자를 시작했습니다.

파운드리 사업 재건 과정에서 인텔은 삼성보다 더 도발적으로 일거에 1·2위인 TSMC와 삼성을 모두 잡겠다며 거센 나노 경쟁을 천명했습니다.

그러나 이 공정을 구축하기 위해서는 막대한 시간과 지출이 필요한데 불과 1년 뒤 엔비디아가 첨단 공정이 필요한 거대한 AI 칩 수요를 일으킨 것입니다.

또 첨단 공정이 구축된다 하더라도 안정적인 수율을 확보해야 하고 업계의 엄혹한 평가까지 통과해야 합니다.

이런 테스트 기회조차 얻지 못한채 인텔은 급격한 반도체 수요 변화에 무릎을 꿇을 판입니다.

지난 3년의 투자 대비 성과가 나지 않고 수익성까지 악화하자 인텔은 지난 2분기 실적 발표에서 무려 100억 달러의 구조조정 계획까지 내놓으며 사업 재조정을 암시했습니다.

전체 직원의 15%를 감원하고 4분기 배당금 지급을 중단하겠다는 것에 더해 최근에는 파운드리 사업을 분사할 가능성까지 거론되고 있습니다.

파운드리 사업 야망과 함께 60달러를 넘었던 주가는 지금 3분의 1토막이 난 22달러대입니다.

인텔이 만든 ‘무어의 법칙’도 끝···이젠 명실상부한 ‘슈퍼칩’ 시대

젠슨황 엔비디아 CEO <사진=젠슨황 소셜미디어 계정>

엔비디아가 만든 AI 칩 수요는 삼성이나 인텔이라는 개별 기업을 넘어 시장에 더 중요한 화두를 던집니다. 바로 ‘무어의 법칙’의 종언입니다.

1년에 반도체 집적도가 2배씩 향상된다는 무어의 법칙은 공정 향상이 곧 승리의 길임을 뜻하는 마법의 주문이었습니다.

그러나 작금의 반도체 시장은 무어의 법칙보다 더 중요한 융합의 가치가 부상하고 있습니다. 바로 ‘슈퍼칩’의 시대입니다.

단순한 미세공정 기술을 넘어 칩(GPU·CPU·메모리)간 통신 기술, 소프트웨어 기술 등 다양한 기술이 결합되는 ‘슈퍼칩’이 구현되지 않고서는 막대한 기술 사양을 요구하는 시장의 AI 관련 눈높이를 충족할 수 없고, 현 시대에서 오로지 엔비디아만이 이를 가능하게 만들고 있는 것입니다.

엔비디아의 젠슨 황 CEO는 이를 ‘엔비디아 스타일(Nvidia’s style)’이라고 표현합니다.

반도체 칩 시장에서 엔비디아 스타일로의 시대전환은 SK하이닉스의 대성공과도 맞닿아 있습니다.

HBM 고도화에 잠시 방심한 삼성과 달리 SK하이닉스는 기술진보를 향해 달렸고 HBM D램을 하나의 패키지로 통합한 엔비디아 슈퍼칩 시대에서 최고 수혜기업 중 하나로 부상했습니다.

어리석게도 종합 반도체 1위 기업인 인텔은 아직도 무어의 법칙에 기반한 단일 프로세서의 성공에 젖어 슈퍼칩 시대로의 변화를 따라가지 못하는 모습입니다.

삼성, 성공하려면 프리미엄·일반메모리 ‘두 개의 파도’ 모두 올라타야

SK하이닉스 HBM3E 제품

엔비디아가 만든 HBM 시장은 한국 반도체 양대 기업에 중요한 차별점을 던집니다.

SK하이닉스는 HBM이라는 고급 메모리 시장과 기존 일반 메모리 시장이라는 두 개의 파도에서 서핑을 즐기고 있습니다.

둘 중 어느 한쪽의 업황이 약해지더라도 다른 한쪽의 탄탄한 수요로 경기 변동에 보다 수월하게 대응할 수 있다는 뜻입니다.

만약 삼성전자가 HBM 프리미엄 시장에 제대로 깃발을 꽂지 못한다면 급격히 성장하는 HBM 시장 흐름을 봤을 때 전체 메모리 시장 점유율에서 중대한 지위 변화를 초래할 수도 있습니다.

관련해서 SK하이닉스는 지난 상반기 “HBM 등 프리미엄 제품으로의 생산 캐파 할당 증가로 일반 D램 생산은 줄어들 가능성이 있어 보인다”는 중요한 메시지를 내놓은 바 있습니다. 회사는 “하반기부터는 전통적인 응용처 수요도 개선되며 메모리 시장은 더욱 안정적인 성장을 할 것”이라고 기대했습니다.

또 생산 측면에서 HBM 올해 생산분은 이미 솔드아웃(완판)이고 내년 역시 대부분 솔드아웃됐다고 밝혔습니다.

HBM 슈퍼칩 시대를 오판한 삼성전자는 늦었지만 지난 5월 이런 고해성사를 합니다.

“인공지능 초기 시장에서는 우리가 승리하지 못했다. 2라운드는 우리가 승리해야 한다.”

엔비디아의 슈퍼칩 시대가 시대가 시작된 2022년부터 삼성전자 반도체 사업을 이끌었던 경계현 삼성전자 디바이스솔루션 부문장의 말입니다.

그는 이 발언 며칠 뒤 부문장에서 물러나는데 이런 비상 상황에도 삼성은 “경질이나 좌천은 아니다”라는 한가한 소리를 내놓았습니다.

삼성전자의 2라운드 역전 기회? 첫째도, 둘째도 ‘엔비디아 납품’

엔비디아의 퀄테스트를 받고 있는 삼성전자 HBM3E 제품

과연 삼성전자에 2라운드 역전 기회가 있을까요. 첫째도, 둘째도 관건은 SK하이닉스처럼 엔비디아 슈퍼칩 공급망에 합류하는 것입니다.

현재 엔비디아는 삼성전자가 만든 샘플 HBM 제품에 대한 검증을 하고 있습니다.

이 퀄테스트 통과는 비단 엔비디아에 새 공급망 기업으로 등재된다는 것 이상의 의미가 있습니다.

반도체 칩 제조사로서 글로벌 수요처에 “우리는 엔비디아의 엄격한 테스트를 통과해 기술력과 안정적인 수율을 검증받았다”는 신호를 주기 때문입니다.

엔비디아에 대항할 AI 칩을 디자인해 타이베이시 TSMC 정문 앞에서 장사진을 치며 우리 것좀 제작해달라고 안달하는 수요처들이 경기도 화성시로 발길을 돌릴 수 있다는 것이죠.

예컨대 극강의 반도체 설계기업 ARM을 가진 일본 소프트뱅크도 AI 반도체를 직접 생산해 제2의 엔비디아가 되겠다는 야심을 보이고 있습니다.

이를 위해 최근 파운드리 업체인 인텔에 칩 생산을 맡기는 협상을 했다가 결렬됐습니다.

최근 파이낸셜타임스(FT) 보도를 보면 손정의 회장이 직접 이끄는 이 협상팀은 인텔의 기술 및 생산 역량이 자신들이 기대하는 눈높이를 충족하지 못했다고 판단했습니다.

그렇다면 손정의 회장에 남은 현실적 선택지는 삼성전자입니다.

TSMC는 엔비디아 칩 생산만으로도 캐퍼가 감당이 안 될 지경이라 공급자 중심의 현 시장 구도는 소프트뱅크에 달갑지 않은 협상 환경입니다.

엔비디아 슈퍼칩 시대가 만든 인텔의 몰락과 메모리 사업 부문의 급변동은 이처럼 삼성전자에 위기이자 동시에 파운드리 사업에서 새로운 기회의 가능성을 내포하고 있습니다.

슈퍼칩 생산 수요가 TSMC에 쏠리면서 기후변화가 몰고오는 가뭄 등으로 대만 공장이 중단될 가능성, 중국과 무력 충돌 등 고객사들이 느끼는 불확실성도 커지고 있습니다.

그래서 삼성의 미국 텍사스 파운드리 신공장 프로젝트는 슈퍼칩 시대에서 삼성에 더욱 중요한 전략적 가치를 던집니다.

프로젝트가 진행되고 있는 텍사스 테일러시 주변에는 AI 시대의 엔비디아가 되고 싶어하는 AMD와 ARM 등 반도체 디자이너들의 연구소와 지사가 즐비합니다.

프리미엄 메모리 사업에서 엔비디아 납품 기업이라는 지위에 오른 뒤 파운드리 사업에서 새로운 슈퍼칩 공급자로 평가받으려면 강력한 생산 역량을 입증해야 하고 그 원천이 바로 텍사스 파운드리 신공장입니다.

2021년 11월 삼성전자가 미국 텍사스주 테일러시에 새로운 반도체 공장 건설을 확정하고 이를 공식 발표하는 현장. 당시 김기남 부회장(앞줄 오른쪽)이 그렉 에벗 텍사스 주지사와 악수하며 웃고 있다. 삼성은 이 공장이 삼성 파운드리 사업의 새로운 미래를 준비하는 초석이 될 것이라고 강조했다. <사진=삼성전자 뉴스룸>

그런데 매일경제가 최근 보도(공사 늦는데 보조금 무슨 소용?···삼성·TSMC에 신기루된 美칩스법/8월 26일 보도)한 것처럼 미국 공장 완공이 늦어지고 있습니다.

올해 말 4나노 공정 능력을 갖추고 첫 양산 제품을 출하하겠다던 계획과 달리 2026년으로 무려 2년 지체되는 흐름입니다. 3나노 공정의 2공장은 2027년에야 양산 체제에 들어갈 것으로 보입니다.

TSMC가 AI 슈퍼칩 생산을 감당하기 빠듯한 상황에서 삼성전자는 잠재적 고객사들에게 “우린 모든 게 준비돼 있다”는 메시지를 줘야 하는데 미국 반도체 클러스터의 가동시점 지연은 결코 유리한 뉴스가 아닙니다.

엔비디아가 열어놓은 슈퍼칩 시대는 1라운드에서 삼성전자에 막대한 위기를 일으켰습니다. 그러나 과거 미국이 우주 기술 경쟁에서 충격을 받은 ‘스푸트니크 모멘트’처럼 2라운드에서 삼성에 새로운 도약의 기회가 될 수 있습니다.

공정 탁월성에서 토털서비스로 고객 소구 전략을 바꾼 삼성전자 행보가 적절한 것인지 회의감이 큰 가운데 7년 전 ‘압도적 2위’와 ‘TSMC까지 제치겠다’던 발칙한 상상만큼은 여전히 삼성전자에 살아 움직이기를 바랍니다.

[ⓒ 매일경제 & mk.co.kr, 무단 전재, 재배포 및 AI학습 이용 금지]