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'초격차' 질주하는 TSMC…불안한 삼성전자 반도체, 왜?

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TSMC, 대만·미국 이어 일본에도 파운드리 투자 검토
공격적인 투자로 '반도체 동맹 공고'..삼성과 격차 벌려
삼성, 총수 부재 속 투자 지연..TSMC와 격차 벌어져

[서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 세계 파운드리(반도체 위탁생산) 시장을 좌지우지하는 대만의 TSMC가 '초격차' 전략으로 독주체제를 굳힐 심산이다. 대만·미국에 이어 일본에도 대규모 투자를 감행할 것이란 소식이 전해지며 총수 공백으로 공격적인 투자가 어려운 삼성전자의 '2030년 시스템 반도체 1위' 청사진에 먹구름이 짙어졌다는 분석이다.

미국, 일본과 반도체 동맹에 집중할 수 있는 TSMC와는 다르게 중국과도 줄타기를 해야하는 삼성의 불리한 상황도 TSMC와의 격차를 좁히기 힘든 불안요인으로 꼽힌다.

TSMC 로고 [사진= 로이터 뉴스핌]

◆TSMC, 공격적인 투자로 '미국-일본-대만' 동맹 구축

15일 업계에 따르면 TSMC는 올 들어 미국, 대만에 이어 일본에 신규 반도체 공장을 건설하는 방안을 검토 중인 것으로 알려져 시장에 충격을 줬다. 경쟁사와 격차를 벌리기 위해 공격적인 투자를 단행하는 삼성의 '초격차' 전략을 구사하고 있다는 게 업계 관측이다.

지난 11일 니혼게이지신문에 따르면 TSMC는 일본 정부와 구마모토현에 파운드리 생산라인을 건설하는 방안을 논의하고 있다. 일본에 신규 도입 예정인 반도체는 16, 28㎚ 반도체다. 5㎚ 이하의 첨단 반도체는 아니지만 최근 공급 부족에 시달리고 있는 차량용 반도체 등에 숨통이 트일 수 있다.

TSMC는 이보다 앞서 지난 2월 일본 이바라키현에 R&D(연구개발) 거점을 신설하겠다고 밝힌 바 있어 일본과의 '반도체 동맹'이 굳건해지는 모양새다. TSMC는 지난달 미국 애리조나에 120억 달러 규모의 파운드리 공장을 착공했다. 니혼게이지신문은 "미국과 중국의 대립 등으로 경제 안보의 중요성이 커진 가운데, 일본 정부가 뒤처진 반도체 산업을 재건할 결정적 카드로 TSMC 공장 유치에 나섰다"고 분석했다.

◆총수 부재에 투자 중단..TSMC와 벌어지는 격차

정작 2030년 시스템 반도체 1위를 목표로 내건 삼성전자는 TSMC와의 격차를 좁히지 못하고 있다. 시장조사기관 트렌드포스에 따르면 올 1분기 세계 파운드리 매출 점유율을 보면 TSMC(55%)와 삼성전자(17%)의 격차는 38%p로 전 분기(36%p) 대비 2%p 더 벌어졌다. 매출액의 경우 TSMC(129억 달러)는 AMD와 미디어텍의 물량 증가로 전 분기 대비 2% 증가한 반면 삼성전자(41억 달러)는 미국 오스틴 공장의 정전 여파로 2% 줄었다.

반도체 업계에선 TSMC와의 격차를 좁히기 힘들 것으로 내다보고 있다. TSMC와의 근본적인 기술 격차를 줄이기 위해선 공격적인 투자가 절실한 데 총수 부재로 반도체 투자 결정이 미뤄지고 있는 영향이 크다는 게 업계 시각이다. 삼성은 지난달 한미정상회담에서 20조원 규모의 미국 내 파운드리 생산라인 투자 계획을 밝혔지만 공장이 들어설 지역과 시기 등을 확정하지 못하고 있다.

[서울=뉴스핌] 문재인 대통령이 21일(현지시간) 미국 워싱턴 상무부에서 문승욱 산업통상자원부 장관과 최태원 SK 회장, 김기남 삼성전자 부회장, 공영운 현대차 사장, 김종현 LG에너지솔루션 사장, 안재용 SK 바이오사이언스 사장, 존 림 삼성바이오로직스 사장, 에드워드 브린(Edward Brseen) 듀폰 회장(화상참석), 스티브 몰렌코프(Steve Mollenkopf) 퀄컴 CEO, 르네 제임스(Renee James) 암페어 컴퓨팅 CEO(화상참석), 스티브 키퍼(Steve Kiefer) GM 인터내셔널 대표, 스탠리 어크 (Stanley C. Erck)) 노바백스 CEO 등 한-미 양국 기업 대표 및 관계자가 참석한 가운데 열린 「한-미 비즈니스 라운드 테이블」에 참석하여, 한-미 양국 간 경제협력 방안 등을 논의하고 있다. [사진=청와대 페이스북] 2021.05.21

김양재 ktb투자증권 연구원은 "올 2분기 실적은 오스틴 공장의 재가동과 파운드리 가격 인상으로 개선될 여지가 있으나 막혀있는 투자로 인해 기술 격차를 좁히기 힘들 것으로 예상된다"며 "반도체 후공정 패키지(Package)의 중요성이 부곽되고 있어 삼성과 TSMC 기술력 격차는 전공정보다 후공정이 더 커 TSMC가 경쟁 우위에 있다"고 설명했다.

투자 시기가 늦춰질수록 TSMC와의 격차는 더 벌어질 수 밖에 없다. 파운드리는 메모리 반도체 보다 수주 산업 성격이 짙다. 수주가 가시화된 업체는 공격적인 투자가 가능하지만 그렇지 못한 경우 대규모 투자에 리스크가 따른다. ktb투자증권에 따르면 TSMC의 경우 AMD의 점유율 확대와 인텔의 아웃소싱 물량 증가, 퀄컴 이원화를 기반으로 대규모 증설 투자 계획을 발표했다. 반면 삼성은 TSMC와 기술 격차가 재차 벌어지면서 5nm 이후 추가 수주 확대 여부가 불투명하다는 것이다.

◆삼성, 중국 매출 비중 40%..미국만 바랄 순 없어

미국-일본-대만으로 공공해지고 있는 반도체 동맹에 마냥 집중할 수 없는 상황도 삼성에게 분리하게 작용하고 있다. 삼성은 약 30조원을 투자해 중국 시안에 반도체 공장을 가동 중인데다 반도체 사업에서 중국이 차지하는 비중은 전체 매출의 40%에 육박한다. 미국의 요구만 따를 경우 거대한 중국시장을 잃을 가능성도 있어 조심스러운 상황이다.

한 업계 관계자는 "미국, 일본과의 동맹에 집중할 수 있는 TSMC와 달리 삼성은 미국에만 집중할 없는 상황이다"며 "미국과 중국의 반도체 분쟁 속에서 우리나라와 삼성이 중요한 역할을 맡기 위해선 정부의 외교적인 노력도 필요하다"고 전했다.

syu@newspim.com

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'삼전닉스' 흔든 구글 '터보퀀트' [서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 구글이 공개한 새 기술 '터보퀀트(TurboQuant)가 인공지능(AI) 반도체 시장에 파장을 일으키고 있다. KV(key-value) 캐시를 압축해 메모리 사용량을 최대 6분의 1 수준으로 줄이면서 비용과 속도를 동시에 개선한 것이 핵심이다. 다만 비용 하락이 AI 확산을 자극하는 '제번스 역설'이 작동할 경우, 고대역폭메모리(HBM)와 같은 고성능 메모리 수요는 오히려 확대될 수 있다는 전망이 나온다. [AI 인포그래픽=서영욱 기자] ◆메모리 6분의 1로…속도까지 끌어올린 '터보퀸트'27일 반도체업계에 따르면 구글이 지난 24일(현지시간) 공개한 '터보퀀트'는 대규모언어모델(LLM)의 핵심 병목으로 꼽히는 메모리 사용량을 획기적으로 줄이는 기술로, 비용과 속도를 동시에 개선할 수 있는 해법으로 주목을 받는다. LLM은 문장을 생성할 때 이전 대화 내용을 'KV 캐시' 형태로 저장해 활용한다. KV 캐시는 모델이 이미 처리한 단어들의 정보를 임시로 저장해두는 일종의 '작업 메모리'로, 같은 계산을 반복하지 않고 다음 문장을 빠르게 생성하도록 돕는 역할을 한다. 대화가 길어질수록 이 캐시가 기하급수적으로 늘어나며 GPU 메모리를 빠르게 소모한다. 그동안 업계는 연산 성능을 높이는 데 집중해왔지만, 실제 서비스 환경에서는 메모리 한계가 속도 저하와 비용 상승의 주요 원인으로 지목돼 왔다. 터보퀀트는 이 지점을 겨냥한 기술이다. 핵심은 데이터를 저장하는 방식을 바꿔 같은 정보를 훨씬 적은 용량으로 담아내는 데 있다. 기존에는 복잡한 수치 데이터를 그대로 저장했다면, 터보퀀트는 이를 '크기(magnitude)와 방향(direction)'으로 단순화해 표현한다. 구조 자체를 바꿔 압축 효율을 끌어올린 셈이다. 여기에 압축 과정에서 발생할 수 있는 오차를 최소한의 정보로 보정하는 방식이 더해졌다. 극히 적은 추가 데이터로 오류를 보정해 정확도를 유지하는 구조다. 이 덕분에 기존 압축 기술의 한계였던 성능 저하 문제를 피할 수 있었다. 구글에 따르면 터보퀀트를 적용하면 KV 캐시 메모리를 최대 6분의 1 수준으로 줄일 수 있다. 저장 용량도 기존 16~32비트에서 약 3비트 수준까지 낮아진다. 메모리 사용량이 줄어들면서 연산 속도도 함께 개선돼, 일부 환경에서는 최대 8배까지 처리 속도가 향상된 것으로 나타났다. 특히 별도의 재학습 없이 기존 모델에 적용할 수 있다는 점도 장점으로 꼽힌다. ◆메모리주 급락에도…"수요 감소는 과도한 우려"터보퀀트가 공개되자 글로벌 금융시장이 출렁였다. 메모리 사용 효율이 크게 개선될 경우 향후 반도체 수요가 위축될 수 있다는 우려가 반영되면서 메모리 관련 종목이 일제히 하락했다. 미국 증시에서는 마이크론을 비롯한 메모리 업체 주가가 급락했고, 국내에서도 삼성전자와 SK하이닉스 주가가 동반 약세를 보였다. 다만 반도체업계에서는 이를 구조적 수요 감소로 해석하기에는 이르다는 분석이 우세하다. 터보퀀트가 메모리 사용량을 줄이는 것은 사실이지만, 이는 개별 AI 모델 단위의 효율 개선일 뿐 전체 수요 감소로 직결되지는 않는다는 것이다. 오히려 비용 절감을 통해 AI 서비스 확산을 가속화할 경우 전체 메모리 수요는 증가할 수 있다는 관측도 나온다. 특히 고대역폭메모리(HBM)와 같은 고성능 메모리는 단순 저장 용량보다 데이터 처리 속도와 대역폭이 핵심 경쟁력인 만큼, 터보퀀트와 직접적인 대체 관계에 있지 않다는 분석도 제기된다. 메모리 효율화 흐름과는 별개로 고성능 메모리 수요는 성장세를 이어갈 가능성이 크다는 분석이다. 지난 18일 오전 경기 수원시 영통구 수원컨벤션센터에서 열린 '제57기 삼성전자 정기주주총회'에서 주주들이 HBM4, HBM4E 메모리를 보고 있다. [사진=뉴스핌DB] ◆효율 높일수록 수요 늘어…'제번스 역설' 재현할 수도효율이 높아질수록 오히려 수요가 늘어나는 '제번스의 역설'이다. 기술 발전으로 비용이 낮아지면 활용 범위가 확대되고, 결과적으로 전체 수요가 증가하는 현상이다. 이 같은 흐름은 과거 산업 사례에서도 확인된다. 1990년대 인터넷 확산 초기에는 이메일과 디지털 문서 도입으로 종이 사용량이 줄어들 것이라는 전망이 우세했지만, 실제로는 PC와 프린터 보급, 웹 문서 출력 증가가 맞물리며 오히려 종이 사용량이 급증한 바 있다. 업계에서는 이를 효율 개선이 수요 감소로 이어지지 않고 오히려 전체 수요를 확대시키는 '리바운드 효과'의 대표 사례로 보고 있다. AI 역시 유사한 경로를 따를 가능성이 크다는 분석이다. 실제 최근 사례에서도 유사한 흐름이 나타났다. 저비용·고효율 AI 모델을 내세운 딥시크(DeepSeek) 공개 당시 반도체 업종 주가가 단기 급락했지만, 이후 AI 수요 확대 기대가 반영되며 빠르게 회복세를 보였다. 김일혁 KB증권 연구원은 "터보퀀트로 메모리 사용 효율이 개선되더라도 수요 감소로 직결되기보다는 AI 활용 확대를 통한 수요 증가 요인으로 작용할 가능성이 크다"고 분석했다. 이어 "컨텍스트 윈도우 확대와 AI 에이전트 확산, 온디바이스 AI 성장 등이 맞물리면서 메모리 수요는 구조적으로 확대될 것"이라고 덧붙였다. syu@newspim.com 2026-03-27 16:54
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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