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[삼성 파운드리 변곡점]① TSMC 거센 공세서 주도권 가져와야

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삼성, 초미세 공정·IP 등 주요요소서 계속 밀려
삼성-TSMC, 점유율 1년새 11%가량 벌어져
GAA, MPW 등 차세대 기술로 반전 효과 볼까

삼성전자는 반도체 파운드리 분야의 주도권을 가져오기 위해 고군분투하고 있다. 하지만 TSMC의 앞선 기술력과 강력한 파운드리 생태계 등에 밀려 고전을 면치 못하고 있다. 최근 인공지능(AI)과 챗GPT 등으로 파운드리는 국가 산업의 생존까지도 좌우할 수 있는 핵심 분야가 됐다. 삼성전자가 처한 현실적 어려움과 함께 이를 해결할 수 있는 방안 등에 대해 살펴봤다.

[서울=뉴스핌] 이지용 기자 = 삼성전자는 최근 5년 내에 파운드리 반도체 분야에서 대만의 TSMC를 뛰어넘겠다는 포부를 내놨지만 좀처럼 TSMC와의 격차를 좁히지 못하고 있다.

오히려 초미세 공정의 속도 경쟁을 비롯한 파운드리 공정의 전반적인 요소에서 TSMC에 모두 밀리면서 시장 점유율만 떨어뜨리고 있다.

[삼성 파운드리 변곡점] 글싣는 순서

1. TSMC 거센 공세서 주도권 가져와야
2. 샌드위치 신세에 위기론도
3. "차세대 전략 구축...삼성만의 생태계 필요"

삼성전자는 이 같은 분위기를 뒤집기 위해 지난 4일 '삼성 파운드리포럼 2023'에서 차세대 기술 혁신을 통한 시장 선점 전략을 공개한 만큼, TSMC와의 격차를 얼마나 줄일 수 있을 지가 관건이다.

◆ 삼성, 초미세 공정 등 파운드리 주요요소 TSMC에 밀려

13일 관련 업계에 따르면 삼성전자와 TSMC는 인공지능(AI)과 데이터센터 서버 등 최첨단 산업에 쓰일 초미세 공정을 거친 차세대 반도체 개발에 열을 올리고 있다. 두 기업은 오는 2025년을 목표로 2나노미터(㎚·10억분의 1m) 초미세 공정을 도입할 계획이다. 2나노 공정은 3나노보다 성능이 15% 개선되며 소비 전력도 30% 이상 줄일 수 있어 대량의 데이터 처리가 필요한 AI와 대규모언어모델(LLM) 등 첨단 분야에서 수요가 커질 전망이다. 앞으로 지속적이면서도 큰 수익을 창출할 수 있는 미래 먹거리인 셈이다.

그러나 TSMC가 당초 내년에 하려던 2나노 공정 시제품 소량 생산을 올해로 앞당기면서 초미세 공정의 속도 경쟁에서 삼성전자가 밀리고 있는 모양새다. TSMC가 시제품 생산을 앞당기면 2나노 공정 양산 또한 2025년보다 일찍 이뤄져 시장을 선점할 가능성이 높아진다.

삼성전자는 3나노 공정을 지난해 6월 도입하면서 같은 해 12월에 도입한 TSMC에 6개월 이상 앞섰는데도 초미세 공정 기술 경쟁에서 점유율 상승 등 유의미한 결과를 내지 못한 채 그대로 따라잡힌 것이다.

특히 삼성전자는 설계자산(IP) 부문에서도 TSMC에 크게 밀리고 있다. TSMC는 지난 2008년부터 IP 기업이 참여하는 오픈이노베이션 플랫폼(OIP)을 꾸려 IP 생태계를 만들어놨다. TSMC의 OIP에는 이미 100여개의 IP 기업이 참여하고 있다. TSMC는 OIP를 통해 IP 포트폴리오 5만5000건 이상과 기술 4만3000건 이상 등의 성과를 올렸다. TSMC는 이 같은 IP 생태계를 활용해 현재까지 500여개의 고객사를 확보했다.

반면, 삼성전자는 4500여개의 IP 포트폴리오와 56개의 IP 기업을 확보했을 뿐이다. 삼성전자는 뒤늦게 지난 2018년 '삼성어드밴스드파운드리에코시스템(SAFE)'을 꾸렸지만 TSMC와 같은 대규모 IP 생태계를 아직 구축하지 못했다. 

IP는 반도체 특정 기능 등을 회로로 구현한 설계 블록이다. 파운드리 기업이 IP 기업에 반도체 공정 정보를 주면 IP 기업이 최적화 IP를 개발해 팹리스(반도체 설계 기업)에 넘겨준다. 이를 통해 반도체 공정 기간을 최대 3년까지 줄일 수 있어 파운드리 분야에서 필수적이다.

이와 함께 반도체 수율에서도 삼성전자는 TSMC의 기술력을 아직 따라가지 못하는 모습이다. 업계에서는 통상 TSMC의 3나노 및 4나노 모두 수율이 80% 대를 웃도는 것으로 평가하고 있다. 그러나 삼성전자의 경우 3나노 및 4나노의 수율이 각각 60%, 50% 대라는 평가가 나온다. 수율은 공정 과정에서 결함이 없는 합격품의 비율로 수치가 낮을수록 생산력도 떨어진다. 수율을 높이지 못하면 고객사의 주문 물량을 납기에 맞추기 어려워 고객사의 신뢰까지 잃을 위험이 있다.

다만, 최근 일부 증권사에서는 올해 삼성전자의 4나노의 수율이 75%까지 올랐고 3나노도 기존보다 상승했다는 분석을 내놓기도 했다.

김선우 메리츠증권 연구원은 "현재 5나노 이상 선단 공정에서는 삼성과 TSMC의 수율 격차가 10% 이상 나 아직 격차가 크다"며 "낮은 수율은 납기뿐만 아니라 작동 성능까지도 영향을 미치는 만큼 삼성전자에 대한 고객사들의 신뢰가 떨어질 우려가 있다"고 설명했다.

이런 와중에 전세계 파운드리 시장의 분기별 점유율에서 삼성전자와 TSMC의 격차는 계속 커지고 있다. 전세계 파운드리 점유율은 지난해 1분기 TSMC 53.4%, 삼성전자 16.5%였지만 올해 1분기 TSMC 60.1%, 삼성전자 12.4%로 1년 만에 격차는 11%가량 더 벌어졌다. 

안기현 한국반도체산업협회 전무는 "TSMC는 앞선 기술력과 노하우 등으로 이미 다양한 고객을 끌어모을 수 있는 능력과 생태계를 갖췄다"고 말했다. 이어 "삼성은 아직은 이 부분이 어려운 만큼 파운드리 공정 전반의 기술을 모두 끌어올리는 동시에 고객사의 폭을 넓힐 수 있는 플랫폼 구축을 해야 할 것"이라고 설명했다.

◆ 삼성, 비장의 무기 새로 마련…시장서 통할까

삼성전자는 지난 4일 열린 '삼성 파운드리포럼 2023'에서 AI 등 최첨단 반도체로의 시장 변화에 대응하기 위한 로드맵을 발표했다. 이번 포럼에서 각종 차세대 기술 적용 확대를 시사한 만큼 TSMC와의 파운드리 격차를 줄이는 데에 얼마나 효과를 낼 수 있을 지 주목된다. 

우선 삼성전자는 게이트올어라운드(GAA) 기술을 활용해 AI 등 최첨단 반도체 생산에 나설 계획이다. GAA는 게이트 면적을 넓혀 데이터 처리 속도와 전력 효율성을 높인 신기술이다. 삼성전자는 이 기술을 3나노 공정뿐만 아니라 앞으로 양산할 2나노 공정에도 도입할 예정이다. 현재 TSMC는 3나노 공정에 GAA를 도입하지 않고 있다. TSMC는 GAA를 2나노 공정에 도입할 것으로 보이는 만큼 양산 경험이 앞선 삼성전자가 TSMC와의 2나노 경쟁에서 유리할 수 있다.

최시영 삼성전자 사장은 포럼에서 "GAA는 전력 소모를 획기적으로 줄이고 집적도를 높여 데이터 양과 전력 소비가 큰 AI의 문제점을 해결할 것"이라며 GAA 기술에 집중 투자할 의지를 내비쳤다.

최시영 삼성전자 사장이 지난 4일 서울 코엑스에서 개최한 '삼성 파운드리포럼 2023'에서 기조연설을 하고 있는 모습. [사진=삼성전자]

또 삼성전자는 멀티프로젝트웨이퍼(MPW) 기술을 확대한다. MPW는 다품종 소량 생산을 위한 파운드리 형태로 한 장의 웨이퍼에 다른 종류의 반도체 제품을 생산할 수 있다. 삼성전자는 AI와 고성능 컴퓨팅 등 제품 설계에 활용하는 4나노 공정의 MPW 서비스를 지난 4월 시작했다. 오는 8월과 12월에도 두차례 더 지원하며 2024년에는 올해보다 10% 이상 제공 범위를 확대해 국내외 팹리스 고객사의 시제품 제작 기회를 늘린다.

이 밖에도 삼성전자는 TSMC의 OIP에 대항하기 위해 자체 생태계인 '삼성어드밴스드파운드리에코시스템(SAFE)'의 글로벌 파트너 기업들과 '멀티다이통합(MDI) 얼라이언스'를 출범했다. 이를 통해 2나노 공정에 사용할 최첨단 IP를 내년 상반기까지 확보할 계획이다. 첨단 칩 생태계를 구성하는 100여곳의 기업과도 협업을 강화하며 고객사 유치에 나선다.

김양팽 산업연구원 전문 연구원은 "삼성이 TSMC를 뛰어넘겠다는 선언을 한 만큼 하반기에는 공격적인 변화가 필요하다"고 말했다. 이어 "다만 아직 파운드리 규모 자체에서 TSMC와의 차이가 커 당장 따라잡기는 어려울 것"이라며 "2나노 등 첨단 공정 투자 확대·거대 고객사 확보 등 점차 시장 점유율을 높이는 삼성 만의 전략을 펼쳐야 한다"고 설명했다.

 

leeiy5222@newspim.com

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LG전자, 홈로봇 '클로이드' CES 공개 [라스베이거스=뉴스핌] 김아영 기자 = LG전자가 오는 6일(현지시간) 미국 라스베이거스에서 개막하는 세계 최대 가전·IT 전시회 CES 2026에서 홈로봇 'LG 클로이드(LG CLOiD)'를 공개한다고 4일 밝혔다. LG 클로이드는 AI 홈로봇의 역할과 가능성을 보여주는 콘셉트 제품이다. 사용자의 스케줄과 집 안 환경을 고려해 작업 우선순위를 정하고, 여러 가전을 제어하는 동시에 일부 가사도 직접 수행하며 비서 역할을 수행한다. 이번 공개는 '가사 해방을 통한 삶의 가치 제고(Zero Labor Home, Makes Quality Time)'를 지향해온 LG전자 가전 전략의 연장선이라는 것이 회사 측 설명이다. LG 클로이드가 세탁 완료된 수건을 개켜 정리하는 모습. [사진=LG전자] ◆CES서 보여주는 '제로 레이버 홈' 관람객은 CES 전시 부스에서 클로이드가 구현하는 '제로 레이버 홈' 시나리오를 볼 수 있다. 출근 준비로 바쁜 거주자를 대신해 전날 세운 식단에 맞춰 냉장고에서 우유를 꺼내고, 오븐에 크루아상을 넣어 아침 식사를 준비하는 모습 등이 연출된다. 차 키와 발표용 리모컨 등 일정에 맞는 준비물을 챙겨 전달하는 장면도 포함된다. LG 클로이드가 크루아상을 오븐에 넣으며 식사를 준비하는 모습. [사진=LG전자] 거주자가 집을 비운 동안에는 세탁물 바구니에서 옷을 꺼내 세탁기에 넣고, 세탁이 끝난 수건을 개켜 정리하는 시나리오가 제시된다. 청소로봇이 움직일 때 동선 위 장애물을 치워 청소 효율을 높이는 역할도 수행한다. 홈트레이닝 시에는 아령을 들어 올린 횟수를 세어주는 등 거주자의 일상 케어 기능도 시연한다. 이러한 동작은 상황 인식, 라이프스타일 학습, 정교한 모션 제어 능력이 결합돼 구현된다는 설명이다. ◆가사용 폼팩터·VLM·VLA로 최적화 클로이드는 머리와 두 팔이 달린 상체와 휠 기반 자율주행 하체로 구성된다. 허리 각도를 조정해 높이를 약 105cm에서 143cm까지 바꿀 수 있으며, 약 87cm 길이의 팔로 바닥이나 다소 높은 위치의 물체도 집을 수 있다. LG 클로이드가 거주자 위한 식사로 크루아상을 준비하는 모습.[사진=LG전자] 양팔은 어깨 3축(앞뒤·좌우·회전), 팔꿈치 1축, 손목 3축(앞뒤·좌우·회전) 등 총 7자유도(DoF)를 적용해 사람 팔과 유사한 움직임을 구현한다. 다섯 손가락도 개별 관절을 가져 섬세한 동작이 가능하도록 설계됐다. 하체에는 청소로봇·Q9·서빙·배송 로봇 등에서 축적한 휠 자율주행 시스템을 적용해 무게 중심을 아래에 두고, 외부 힘에도 균형을 유지하면서 상체의 정밀한 움직임을 지원한다. 이족보행보다 비용 부담이 낮다는 점도 상용화 측면의 장점으로 꼽힌다. LG 클로이드가 홈트레이닝을 돕는 모습. [사진=LG전자] 머리 부분은 이동형 AI 홈 허브 'LG Q9' 기능을 수행한다. 칩셋, 디스플레이, 스피커, 카메라, 각종 센서, 음성 기반 생성형 AI를 탑재해 언어·표정으로 사용자를 인식·응답하고, 라이프스타일과 환경을 학습해 가전 제어에 반영한다. LG전자는 자체 개발 시각언어모델(VLM)과 시각언어행동(VLA) 기술을 칩셋에 적용했다. 피지컬 AI 모델 기반으로 수만 시간 가사 작업 데이터를 학습시켜 홈로봇에 맞게 튜닝했다는 설명이다. VLM은 카메라로 들어온 시각 정보를 언어로 해석하고, 음성·텍스트 명령을 시각 정보와 연계해 이해하는 역할을 맡는다. VLA는 이렇게 통합된 시각·언어 정보를 토대로 로봇의 구체적인 행동 계획과 실행을 담당한다. 여기에 LG의 AI 홈 플랫폼 '씽큐(ThinQ)', 허브 '씽큐 온'과 연결 가전이 더해지면 서비스 범위가 넓어진다. 예를 들어 가족과 씽큐 앱에서 나눈 메뉴 대화를 기반으로 식단을 계획하고, 날씨 정보와 창문 개폐 상태를 조합해 비가 오면 창문을 닫는 등의 시나리오가 가능하다. 퇴근 시간에 맞춰 세탁·건조를 마치고 운동복과 수건을 꺼내 준비하는 연출도 제시된다. ◆로봇 액추에이터 브랜드 'LG 악시움' 첫 공개 LG전자는 홈로봇을 포함한 로봇 사업을 중장기 성장축으로 보고 조직·기술 강화에 나서고 있다. 최근 조직개편에서 HS사업본부 산하에 HS로보틱스연구소를 신설해 전사에 흩어져 있던 홈로봇 관련 역량을 모으고, 차별화 기술 확보와 제품 경쟁력 제고를 목표로 삼았다. LG 액추에이터 악시움(AXIUM) 이미지. [사진=LG전자] 이번 CES에서는 로봇용 액추에이터 브랜드 'LG 액추에이터 악시움(LG Actuator AXIUM)'도 처음 공개한다. '악시움'은 관절을 뜻하는 'Axis'와 Maximum·Premium을 결합해 고성능 액추에이터를 지향한다는 의미를 담았다. 액추에이터는 모터·드라이버·감속기를 통합한 모듈로 로봇 관절에 해당하며, 로봇 제조원가에서 비중이 큰 핵심 부품이다. 피지컬 AI 확산과 함께 성장성이 높은 후방 산업으로 평가된다. LG전자는 가전 사업을 통해 고성능 모터·부품 기술을 축적해왔다. AI DD 모터, 초고속 청소기용 모터(분당 15만rpm), 드라이버 일체형 모터 등 연간 4,000만 개 이상 모터를 자체 생산하고 있다. 회사는 이 같은 기술력이 액추에이터의 경량·소형·고효율·고토크 구현에 기반이 될 것으로 기대한다. 휴머노이드 한 대에 수십 개 액추에이터가 필요한 만큼, LG의 모듈형 설계 역량도 맞춤형 다품종 생산에 도움이 될 것으로 전망된다. ◆홈로봇 성능·폼팩터 진화 지속…축적된 로봇 기술은 가전에 확대 적용 LG전자는 집안일을 하는 데 가장 실용적인 기능과 형태를 갖춘 홈로봇을 지속 개발하는 동시에 청소로봇과 같은 '가전형 로봇(Appliance Robot)'과 사람이 가까이 가면 문이 자동으로 열리는 냉장고처럼 '로보타이즈드 가전(Robotized Appliance)' 등 축적된 로봇 기술을 가전에도 확대 적용할 계획이다. AI가전과 홈로봇에게 가사일을 맡기고, 사람은 쉬고 즐기며 가치 있는 일에만 시간을 쓰는 AI홈을 만드는 것이 목표다. 백승태 LG전자 HS사업본부장 부사장은 "인간과 교감하며 깊이 이해해 최적화된 가사 노동을 제공하는 홈로봇 'LG 클로이드'를 비롯해 '제로 레이버 홈' 비전을 향한 노력을 지속해 나갈 것"이라고 밝혔다. aykim@newspim.com 2026-01-04 10:00
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의대 정시 지원자 5년 만에 최저 [서울=뉴스핌] 정일구 기자 = 올해 의과대학 정시모집 지원자가 큰 폭으로 줄어 최근 5년 중 최저치를 기록했다. 4일 종로학원에 따르면 2026학년도 전국 39개 의대 정시모집 지원자는 7125명으로 전년대비 32.3% 감소했다. 지원자는 2022학년도 9233명, 2023학년도 844명, 2024학년도 8098명, 2025학년도 1만518명으로 집계됐다. 사진은 4일 서울 시내의 한 의과대학 모습. 2026.01.04 mironj19@newspim.com   2026-01-04 15:57
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  • 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.
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