TSMC, 미 애리조나공장서 4나노 칩 양산 시작
당초 내년 상반기 생산 계획보다 수개월 앞당겨
애플 모바일 AP 제조 중…엔비디아 물량 수주 가능성도
‘테일러공장 완공 지연’ 삼성, AI 칩 수주 ‘적신호’

글로벌 파운드리(반도체 위탁 생산) 세계 1위인 대만 TSMC가 최근 미국 애리조나주에 건설 중인 반도체 공장에서 애플의 모바일용 반도체를 생산하기 시작한 것으로 전해졌다. 당초 내년부터 양산 한다던 계획보다 최소 수개월 앞당겨 칩을 양산한 것이다.

TSMC의 미 현지 파운드리 공장 가동 소식에 경쟁사인 삼성전자의 파운드리 사업 입지가 좁아지는 것 아니냐는 우려가 나오고 있다. 실제 삼성이 미 테일러주에 짓고 있는 반도체 공장의 가동 시점은 늦춰지고 있다는 전언이다. 테일러 공장 가동이 지연될 경우, 삼성으로서는 AI 칩 수주 경쟁에서 뒤처질 수 있다는 분석이 나오고 있다.

20일 맥루머, 익스트림테크 등 IT 매체에 따르면 TSMC는 미 애리조나주에 들어서는 첫 번째 파운드리공장에서 4나노 칩을 본격 양산하고 있다.

이로써 TSMC는 지난 2021년 5월 애리조나공장 착공 이후 3년 4개월 만에 미 현지에서 반도체를 처음 생산하게 됐다. 당초 TSMC는 내년 상반기에 첫 번째 공장을 본격 가동할 예정이었다. 그러나 이보다 최소 4개월을 앞당겨 칩을 양산하기 시작했다.

TSMC는 애플 아이폰에 탑재될 모바일 AP(애플리케이션프로세서) ‘A16’을 생산 중인 것으로 전해졌다. A16은 내년 초 출시 예정인 ‘아이폰SE4’에 탑재될 예정이다.

업계 안팎에서는 TSMC의 애리조나 공장에서 애플의 모바일 AP가 양산되고 있다는 데 주목하고 있다. 애플이 가장 진보된 모바일 AP 중 하나인 A16 칩 생산을 맡길 만큼 TSMC의 새로운 미국 생산 시설에 확신을 갖고 있다는 사실이 증명됐다는 것이다.

미국 애리조나주에 건설 중인 TSMC 파운드리공장. <사진=TSMC>

사실상 TSMC가 전 세계 시장을 선도하고 있는 애플로부터 전용 파운드리 업체로 선택을 받으면서 TSMC를 향한 주요 빅테크의 러브콜이 쇄도하게 될 것이라는 전망도 제기된다.

특히 AI 반도체 공룡인 엔비디아의 물량을 수주할 가능성도 배제하기 어렵다. 전 세계 AI 반도체 시장의 80% 이상을 장악하고 있는 엔비디아는 현재 AI 칩 중 가장 인기 있는 ‘호퍼’ 시리즈(H100·H200)를 TSMC를 통해 전량 생산하고 있다. 또한 엔비디아는 차세대 AI 반도체인 ‘블랙웰’도 TSMC에서 양산한다는 계획을 갖고 있는 것으로 알려졌다.

젠슨 황 엔비디아 CEO(최고경영자)는 이들 AI 칩 생산을 TSMC에 의존하고 있는 데 대해 “TSMC가 동종 업계 최고이기 때문이다”고 설명했다. 그는 이어 “TSMC의 민첩성(agility)과 우리의 요구에 대응하는 능력은 가히 놀랍다”며 극찬한 바 있다.

현재 TSMC는 미 현지에 총 650억달러(약 86조5085억원)를 투입해 반도체공장을 짓고 있다. 최근 4나노 반도체를 양산하기 시작한 미 애리조나주 반도체공장은 내년부터 본격적으로 대량 생산에 들어갈 것으로 보인다. 또한 2028년 두 번째 공장에서는 선단 공정인 2나노 반도체가 양산될 예정이고, 이어 2030년까지 세 번째 공장을 추가 건설한다는 계획도 내놨다.

미 반도체 생산 거점을 빠르게 구축 중인 TSMC는 바로 미국 현지에서 엔비디아의 AI 반도체를 양산할 수 있는 환경을 조성하고 있다. 이미 엔비디아로부터 높은 신뢰를 얻은 TSMC가 미 현지에 반도체 생산 시설까지 완벽히 갖춘다면 엔비디아의 AI 칩 물량을 모두 독식할 가능성이 커 보인다.

TSMC의 애리조나공장이 본격적인 가동에 돌입하면서 삼성전자는 발등에 불이 떨어진 상황이다. 경쟁사는 일정을 앞당겨 미 현지 생산라인을 가동한 상황인데, 미국 텍사스주에 건설 중인 삼성 테일러 공장 건설은 지체되고 있기 때문이다.

삼성은 미 텍사스주 테일러에 파운드리공장을 짓고 있다. 앞서 2021년 11월 삼성전자는 미 텍사스주에 170억달러(약 22조6406억원)를 투입해 신규 반도체공장을 짓겠다는 계획을 발표했다.

테일러공장 부지는 500만㎡(약 151만2500평)에 달한다. 이는 삼성 오스틴공장보다 4배가량 큰 수준이다. 신규 공장에선 첨단 4nm 공정을 활용해 5G(5세대 이동통신), HPC(고성능 컴퓨팅), AI 관련 반도체가 양산될 예정이다.

미국 텍사스주 테일러에 건설 중인 삼성전자 파운드리공장. <사진=경계현 삼성전자 대표이사 사장 인스타그램 캡처>

삼성은 테일러공장의 가동 시점을 올 연말이라고 밝힌 바 있다. 최시영 삼성전자 파운드리사업부장 사장은 지난해 말 미국에서 열린 ‘국제반도체소자학회(IEDM) 2023’ 기조 연설에서 “테일러공장의 첫 웨이퍼 생산은 2024년 하반기가 될 것이다”며 “대량 양산 시기는 2025년으로 보고 있다”고 말했다.

그러나 해당 공장 건설 공사는 현재 일부 지연되고 있는 것으로 전해졌다. 특히 TSMC의 경우 미 정부의 반도체 보조금을 일부 지급 받았으나 삼성전자는 아직 보조금을 받지 못했다. 미국 내 건설 비용이 크게 늘어난 상태에서 보조금 지급까지 늦어지면서 일정 지연은 불가피해 보인다.

삼성전자는 이미 테일러공장 가동 시점을 당초 올해 말에서 2026년으로 대폭 늦췄다. 지난해 말 기준 공사 진행률은 59.7% 수준이다. 미 현지 반도체 공장 건설이 늦춰지면서, 자칫 빅테크의 AI 칩 수주 물량을 TSMC에 빼앗기는 것 아니냐는 우려가 나오고 있는 것이다.

폭발적으로 늘고 있는 AI 반도체 수요에 대응하려면 생산 시설 확충이 중요한데, 미 현지 생산라인 구축이 지체 되면서 결국 TSMC가 시장을 독식할 가능성이 커졌다는 것이다.

현재 삼성전자는 글로벌 파운드리 시장에서 2위를 유지하고 있지만, 세계 1위 TSMC와의 간극을 좀처럼 좁히지 못하고 있다. 올 2분기 TSMC의 파운드리 시장 점유율은 62.3% 인데 반해, 삼성전자는 11.5%로 격차가 큰 상황이다.

반도체 업계 관계자는 “TSMC가 미 애리조나공장 가동에 돌입하면서 AI 칩 고객사 확보에 유리한 고지를 점했다”면서 “AI 시대, 반도체 주도권을 확보하기 위해서라도 삼성 파운드리는 하루 빨리 미 현지 생산 시설을 구축해야 한다”고 강조했다.

[CEO스코어데일리 / 오창영 기자 / dongl@ceoscore.co.kr]