대만 TSMC·삼성전자, 2나노 생산라인 확대 속도

[아이뉴스24 권서아 기자] 인공지능(AI) 반도체 수요가 폭증하면서 대만 TSMC와 삼성전자가 2나노(1㎚는 10억분의 1m) 생산라인 확대에 속도를 내고 있다.

세계 1위 대만 TSMC는 2나노 생산라인 5개를 동시에 끌어올리고 있고, 삼성전자는 미국 테일러 팹(공장) 가동과 2기 팹 검토하고 있다.

삼성전자는 최근 1분기 실적 컨퍼런스콜에서 "테일러 팹1은 장비 반입식을 성공적으로 진행했다"며 "예정대로 올해 가동, 내년 양산을 시작하고 단계적으로 2나노 생산능력(캐파)을 확대할 계획"이라고 밝혔다. 테일러 팹2에 대해서는 "글로벌 고객 수주 논의와 병행해 구축을 위한 초기 검토를 진행 중"이라고 했다.

TSMC 케빈 장 수석부사장 겸 공동 최고운영책임자(COO)는 최근 "확장 계획을 기존보다 두 배 빠르게 추진하고 있다"며 "같은 해에 5개 생산라인이 동시에 램프업(대량 생산 체계 준비)에 들어가는 건 전례가 없는 일"이라고 밝혔다.

대만 경제매체 공상시보(CTEE) 등에 따르면 TSMC의 2나노 램프업 대상은 신주 팹 20의 1페이즈(P1)·P2와 가오슝 팹 22의 P1~P3 등 총 5개 라인으로 파악된다.

대만에서 운영 중인 신주 P1·P2와 가오슝 P1은 양산과 수율(전체 제품 중 합격품 비율) 상승 단계에 들어갔다. 가오슝 P2는 4분기 양산을 앞두고 있으며, 가오슝 P3는 장비 반입 단계다.

이밖에 신주 P3는 3분기 장비 반입이 예정돼 있다. 가오슝 P4·P5 역시 골조 공사 등 건설이 진행 중이다.

2나노는 지난해 4분기 양산에 들어갔다. 나노시트 트랜지스터 구조를 처음 적용했지만 수율 개선 속도는 3나노보다 빠르다는 게 TSMC의 평가다. 회사는 2나노 초기 생산량이 3나노 대비 최대 45% 늘어날 것으로 보고 있다.

올해 자본지출(설비투자)도 최대 560억달러(약 83조원)에 달한다. 미국 애리조나, 일본 구마모토, 독일 드레스덴에서도 팹을 증설 중이다. 여러 칩렛을 연결하는 첨단 패키징(CoWoS, SoIC) 등 첨단 패키징(후공정) 투자도 확대하고 있다.

한편, TSMC와 삼성전자 모두 AI발 '메모리 슈퍼사이클(초호황기)'에 힘입어 최대 실적을 기록했다.

글로벌 파운드리 시장점유율 70%인 TSMC는 올해 1분기 순이익 5725억대만달러(약 27조원)를 기록했다. 전년 동기 대비 58% 증가한 사상 최대 실적이다. 매출총이익률은 66%였고, 3나노·5나노·7나노 등 첨단 공정 매출 비중은 74%를 웃돌았다.

삼성전자는 올해 1분기 매출 133조9000억원, 영업이익 57조2000억원을 기록했다. 다만 이익의 93%는 메모리에서 나왔다. 고객사별 맞춤형 생산과 설계를 하는 비메모리(파운드리, 시스템LSI) 부문은 아직 적자 구간이다.

삼성전자 파운드리는 4나노 수율을 80%대까지 끌어올리며 반등을 노리고 있다. 업계에서는 빅테크(거대 기술기업) 수주가 확대되는 올해를 계기로 하반기 흑자 전환 가능성도 나온다. 엔비디아가 지난해 말 인수한 추론용 칩 개발사인 그록(Groq)의 언어처리장치(LPU) 시리즈도 삼성의 4나노 공정을 활용하고 있다.

미국 정보기술(IT) 기업 IBM, 미국 반도체 기업 암바렐라, 중국 최대 포털 바이두, 국내 반도체 스타트업 리벨리온 등도 4나노 공정을 쓴다. 파운드리사업부는 6세대 고대역폭메모리(HBM4)에 사용되는 '베이스다이(로직 다이)' 생산도 맡고 있다.