천하의 엔비디아·애플도 줄섰다…"TSMC AI칩 점유율 곧 100%"

중앙일보

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대만 신추시 TSMC 본사 앞에 걸린 대만 국기가 회사 사기와 함께 펄럭이고 있다. 로이터=연합뉴스

전 세계 AI 칩 시장점유율 90% 이상을 장악한 엔비디아는 반도체 생산을 모두 이곳에 맡긴다. ‘엔비디아 타도’를 외치며 대항마로 나선 AMD도 마찬가지로 이곳의 ‘큰손’ 고객이다. 심지어 최근 이곳과 같은 사업에 진출하며 경쟁자가 된 인텔조차 자사 중앙처리장치(CPU) 생산만큼은 여전히 이곳에 맡기려 한다.

빅테크를 줄 세우는 글로벌 파운드리(반도체 위탁생산) 1위 대만 TSMC 얘기다. AI 칩 경쟁이 뜨겁지만 TSMC의 생산 점유율은 보수적으로 집계해도 90% 이상일 것으로 추정된다. 문준호 삼성증권 연구원은 “누가 AI 반도체 시장의 승자가 되든 TSMC의 AI 반도체 생산 점유율은 100%에 육박할 것”이라고 분석했다. 시장 독점에 가까운 숫자다.

‘황금알을 낳는 거위’ 3나노

지난해 1월 세계 최대 가전정보기술(IT) 전시회 CES 2023이 열린 미국 네바다주 베네시안 엑스포에서 리사 수 AMD 회장이 개막 기조연설을 하고 있다. 뉴스1

지난해 반도체 시장 불황에도 TSMC는 크게 흔들리지 않았다. 14년 만에 처음으로 매출이 줄긴 했지만 전년 대비 감소폭은 4.5%에 불과했다. 주요 반도체 기업 중 가장 적었다. 비결은 3나노미터(㎚·1㎚=10억 분의 1m)를 비롯한 최첨단 공정이었다. 웬델 황 TSMC 최고재무책임자(CFO)는 올해 1월 실적발표 당시 “4분기 매출의 15%를 3나노 공정 기술이 차지했다”면서 “지난해 3분기부터 매출에 집계된 3나노 공정의 매출 비중이 단 1개 분기 만에 6%포인트 증가했다”고 설명했다.

공정이 발전해 반도체 회로 선폭이 좁아질수록 칩 소비 전력은 줄고 처리 속도는 빨라진다. 달라지는 것이 하나 더 있다. 가격이다. 최첨단 공정으로 갈수록 생산가격도 치솟는다. 업계에 따르면 지난해 TSMC 3나노 공정 단가는 웨이퍼(반도체 원판)당 2만 달러(약 2700만원)로 7나노 공정(1만 달러) 보다 2배가량 비쌌다. 3나노 공정 수율이 아직 낮아 상대적으로 더 비싼 값을 치러야 한다.

올해 3나노 주문 쏟아진다

정근영 디자이너

지난해 이 같은 비싼 칩을 감당할 수 있는 회사는 전 세계에 단 한 곳, 애플뿐이었다. 올해는 다르다. AI 시대가 활짝 열리면서 모바일·서버를 가리지 않고 ‘큰손’ 고객사들이 잇따라 AI라는 거대한 파도를 놓치지 않기 위해 기꺼이 지갑을 열고 TSMC 3나노 앞에 줄을 섰다.

애플은 올해 하반기 출시할 신형 아이폰의 모든 모델에 3나노 모바일 AP 칩을 적용한다. 퀄컴·미디어텍·인텔·AMD 역시 올해 자사 첫 3나노 칩 생산에 돌입한다. 이들을 위해 TSMC는 올해 상반기 3나노 2세대 공정을 본격 가동한다.

3나노 칩 수요가 커지면서 엔비디아도 순서 경쟁에서 밀려 대기 중이다. 엔비디아는 올해 내놓을 신형 AI 칩을 TSMC의 3나노 공정으로 생산하려 했지만 TSMC의 생산 라인이 가득 차면서 4나노 공정을 선택했다는 말이 나올 정도다. 경제 분석 기관 블룸버그 인텔리전스의 찰스 슘 분석가는 최근 보고서를 통해 “올해 엔비디아의 AI 반도체 열풍이 여전히 TSMC 생산능력의 벽에 부딪힐 수 있다”고 했다.

천하의 애플·엔비디아도 줄섰다

정근영 디자이너

업계에서는 여러 정보를 종합했을 때 올해 TSMC가 3나노 공정 확대를 앞세워 사상 최고 매출과 점유율을 기록, 다시 한 번 ‘최고의 순간’을 맞을 가능성이 매우 높다고 본다.

반도체 업계 전문가 댄 니스테드에 따르면 지난해 TSMC의 1위 고객은 애플로 전체 매출의 25%를 차지했다. 2위는 엔비디아로 매출의 11%를 차지하며 처음으로 2위 고객사에 올랐다. ‘탑10 고객사’에는 이외에도 미디어텍·퀄컴·브로드컴·마벨·소니·AMD 등이 포함된 것으로 알려졌다. 이들 상위 10개 고객사는 TSMC 전체 매출의 91%를 차지했다.

정근영 디자이너

특히 이들 중 지난해 유일하게 TSMC의 3나노 공정을 사용했던 애플의 경우, 전년보다 23% 이상 칩 생산비를 더 쓴 것으로 전해진다. 애플에 이어 큰손 대다수가 올해 값비싼 3나노 공정에 진입하는 만큼 당분간 TSMC는 특수를 누릴 수밖에 없다.

삼파에도 봄은 올까

2022년 7월 경기도 화성시 삼성전자 화성캠퍼스에서 열린 '세계 최초 GAA 기반 3나노 양산 출하식'에서 참석자들이 기념 촬영을 하고 있다. 왼쪽부터 경계현 삼성전자 DS부문장, 이창양 당시 산업통상자원부 장관, 최시영 삼성전자 파운드리사업부장. 뉴스1

대만 시장조사업체 트렌드포스에 따르면, TSMC와 삼성 사이 파운드리 시장점유율 격차는 지난해 3분기 45.5%포인트에서 4분기 49.9%포인트로 더 벌어졌다. 삼성은 3나노 공정에서 TSMC보다 먼저 게이트올어라운드(GAA) 기술을 적용해 승부수를 던졌지만 아직까지 큰 효과를 보지 못하고 있다. GAA는 반도체를 구성하는 트랜지스터의 차세대 구조로, 칩의 전력 소비가 적고 성능은 끌어올리는 기술이다. TSMC 출신 웨이츠 청 IBM리서치 연구원은 “대부분 고객사들은 당분간 TSMC에 생산을 맡기겠지만 파운드리 시장에서 삼성전자가 완전히 사라지는 것은 누구도 결코 원치 않을 것”이라며 “결국 장기적으로 내다보고 버텨 기회를 잡는 수밖에 없다”고 말했다.

이희권 기자 lee.heekwon@joongang.co.kr