삼성전자, 경쟁력을 향한 파운드리 도전

1. 요약

• 이 리포트는 삼성전자의 파운드리와 시스템LSI 사업의 현재 상황과 직면한 도전 과제를 분석합니다. 삼성전자는 파운드리 사업에서 수율 관리 문제 및 주요 고객사 확보의 어려움으로 인해 TSMC와의 시장 점유율 격차가 커지는 상황에 있습니다. 이재용 회장은 사업 부문 분사 가능성을 배제하였지만, 내부에서는 다양한 의견이 대두되고 있습니다. 삼성전자의 파운드리 전략은 AI 반도체와 첨단 공정 기술 강화, 턴키 솔루션 제공 등을 통해 경쟁력을 확보하는 데 중점을 두고 있습니다.

2. 삼성전자 파운드리 및 시스템LSI 현황

• 2-1. 파운드리 사업 개요와 발전

• 삼성전자의 파운드리 사업은 메모리 반도체 시장에서의 오랜 리더십을 바탕으로, 2005년부터 시작되어 글로벌 경쟁력을 키워가고 있습니다. 파운드리 사업은 팹리스 기업들이 생산을 위탁하는 형태로, 삼성전자는 다양한 반도체 칩을 생산하고 있습니다. 특히 삼성전자는 5nm 이하의 초미세 공정을 보유하고 있으며, 스마트폰, 데이터센터, AI 및 자율주행차 등 다양한 분야에 사용되는 고성능 반도체 제조에 주력하고 있습니다. 2024년 1분기 삼성전자의 파운드리 매출은 전 분기 대비 7.2% 감소한 33억 5700만 달러이며, 시장 점유율은 11.0%로 줄어들었습니다. 이는 소비재 시장의 부진과 주요 고객사 부족이 주된 원인이라고 할 수 있습니다.

• 2-2. 시스템LSI 사업 개요와 현황

• 시스템LSI 사업은 종합적인 반도체 솔루션을 제공하기 위한 통합된 반도체 설계 및 제조 사업입니다. 현재 삼성전자는 레거시 공정에서도 TSMC에 비해 한 세대 뒤쳐진 상황입니다. 그러나 국내 및 중국의 팹리스 기업들은 여전히 삼성과의 거래를 원하고 있어 레거시 공정을 포기할 수 없는 시장입니다. 시스템LSI 부문에서도 삼성전자는 AI 반도체 개발을 통해 시장에서의 입지를 강화하려고 하고 있습니다. 최근 전문가들 사이에서는 시스템LSI 사업 부문을 분사해야 한다는 의견이 제기되고 있으며, 이는 고객사와의 이해충돌을 피하고 운영 효율성을 높이기 위한 방안으로 논의되고 있습니다.

3. 시장 현황 및 도전 과제

• 3-1. 파운드리 수율 문제와 주요 고객사 확보

• 삼성전자는 최근 파운드리 사업에서 수율 관리와 대형 고객사 확보에 어려움을 겪고 있습니다. 삼성전자의 파운드리 사업은 올해 3분기에 약 5000억원의 적자를 예상하고 있으며, 작년에는 약 2조9490억원의 영업 손실을 기록하였습니다. 이 가운데 2조원은 파운드리에서 발생한 것으로 추산됩니다. 특히, 파운드리는 삼성전자가 메모리 외에도 비메모리 분야에서 입지를 다지기 위한 주요 사업으로, 그 중요성이 증가하고 있습니다. 그러나 올해 상반기에도 1조원 이상의 적자가 발생할 것으로 보입니다. 수율 문제는 삼성전자 3나노 공정에서 발생하고 있으며, 이로 인해 제품 출시까지의 여정이 불투명한 상황입니다.

• 3-2. TSMC와의 시장 점유율 격차

• 삼성전자의 파운드리 사업은 TSMC와의 점유율 격차가 점점 벌어지고 있는 상황입니다. 2023년 2분기 기준으로 TSMC와 삼성전자의 점유율 격차는 50.8%포인트에 이릅니다. 2019년 1분기에는 두 회사의 격차가 29%포인트 수준이었으나, 5년 만에 큰 차이를 보이고 있습니다. 특히, AI 반도체와 스마트폰용 프로세서 주문에서 여러 대형 고객사들이 TSMC를 선택하고 있다는 점이 문제입니다. 구글은 차세대 모바일 애플리케이션 프로세서(AP)의 주문을 TSMC 공정으로 이전할 예정입니다.

• 3-3. 내부 의견과 분사 논의

• 삼성전자 내부에서는 파운드리 사업의 분사 여부에 대한 다양한 의견이 존재합니다. 업계 전문가들은 현재로서는 분사가 시기상조라는 의견이 지배적이며, 분사를 위해서는 기설계 수준이 독립적으로 생존할 수 있을 만큼 올라가야 한다고 강조하고 있습니다. 특히, 3나노와 2나노 GAA 공정의 수율이 70~80%에 도달하고, 대형 고객사의 맞춤형 칩 수주가 활성화되어야 분사가 검토될 수 있을 것이라고 언급되고 있습니다. 또한, 삼성전자는 턴키 솔루션을 통한 차별화 전략을 세우고 있으며, 고객사에게 제조와 패키징 등 전체 과정을 지원하는 계획을 추진하고 있습니다.

4. 기술적 대응과 전략

• 4-1. AI 반도체 및 첨단 공정 기술 강화

• 최근 삼성전자는 AI 반도체 기술 및 첨단 공정 기술 강화에 주력하고 있습니다. 이를 통해 삼성전자는 경쟁력을 확보하고, TSMC와의 격차를 좁히고자 하고 있습니다. AI 기술을 활용한 반도체 제품 개발이 진행 중이며, 이는 효율성과 성능 개선에 기여할 것으로 기대됩니다. 이와 관련된 연구개발은 ETRI와 같은 유수의 연구 기관과 협력하여 진행되고 있으며, 특히 6G와 관련된 혁신적인 기술 개발도 추진되고 있습니다.

• 4-2. 턴키 솔루션 전략 및 고객사 확보

• 삼성전자는 턴키 솔루션 전략을 통해 고객사 확보에 집중하고 있습니다. 턴키 솔루션은 고객의 필요에 맞춘 맞춤형 솔루션을 제공함으로써, 고객의 신뢰를 얻고 매출을 증대시키는 것을 목표로 하고 있습니다. 인텔의 파운드리 분사 결정 이후, 삼성전자는 독일과의 협력 강화 및 고객사와의 긴밀한 관계 유지를 통해 사업 전략을 조정하고 있습니다. 이를 통해 삼성전자는 파운드리 시장에서의 점유율을 확대하고 고객 기반을 다각화할 수 있을 것으로 보입니다.

5. 삼성전자 파운드리와 시스템LSI 현황 및 향후 과제

• 5-1. AI 턴키 전략

• 삼성전자의 파운드리 사업은 'AI 턴키' 전략을 통해 파운드리, 메모리, 패키징에 대한 종합적인 서비스를 제공하고 있으며, 이를 통해 AI 반도체 시장을 타겟으로 하고 있습니다. 특히, 삼성전자는 AI 반도체 제조에 필요한 모든 기술과 서비스를 '원스톱'으로 제공하겠다는 목표를 가지고 있습니다. 최시영 파운드리 사업부 사장은 'AI 구현을 가능하게 하는 고성능·저전력 반도체'의 필요성을 강조하며, GAA 공정 기술과 광학 소자 기술을 통해 원스톱 AI 솔루션을 제공하겠다고 밝혔습니다.

• 5-2. 과거 금융 성과

• 삼성전자는 지난해 약 2조원의 적자를 기록하였고, 올해 상반기에도 1조원 이상의 적자를 기록한 것으로 추정됩니다. 이러한 상황에서 매년 15조원 이상의 파운드리 시설 투자가 이루어지고 있는 가운데, TSMC와의 점유율 격차가 지속적으로 확대되고 있으며 대형 고객사 수주 확보에 어려움을 겪고 있습니다.

• 5-3. 파운드리 분사 논의

• 최근 삼성전자의 분사 가능성에 대한 의견이 제시되었으나, 업계 전문가들은 지금이 분사할 타이밍이 아니라고 주장하고 있습니다. 시스템반도체 개발에 몸담았던 전문가들은 기술 수준이 일정 수준에 도달해야 분사할 수 있다고 강조하고 있습니다. 예를 들어, 3나노와 2나노 GAA 공정의 수율이 70~80%에 도달하고, 대형 고객사의 맞춤형 칩 수주가 활성화 될 때가 적절한 시점이라는 의견도 존재합니다.

• 5-4. AI 반도체 매출 성장 예측

• 삼성전자는 올해 AI 반도체 매출이 지난해 대비 1.8배 증가하고, 고객 수 또한 2배 증가하였음을 발표하였습니다. 더 나아가, 2028년까지 AI 반도체 매출이 9배, 고객 수는 4배 가량 확대될 것이라고 전망하였습니다. 이는 인공지능 반도체 시장에서의 경쟁력을 강화하기 위한 삼성전자의 노력의 일환으로 볼 수 있습니다.

• 5-5. 첨단 공정 기술 개발

• 삼성전자는 2027년 1.4나노 공정의 양산을 계획하고 있으며, 목표한 성능 및 수율을 확보하고 있다고 밝혔습니다. 이러한 첨단 공정 기술은 TSMC와의 경쟁에서도 중요한 요소로 작용할 전망입니다.

• 5-6. 턴키 솔루션의 장점과 한계

• 삼성전자는 턴키 솔루션을 제공함으로써 칩 개발부터 생산에 걸리는 시간과 비용을 줄이는 전략을 선보이고 있습니다. 그러나 턴키 솔루션이 대형 고객사에게는 유리할 수 있지만, 중소형 팹리스 기업들에게는 그다지 유용하지 않을 수 있다는 지적도 존재합니다.

6. 결론

• 삼성전자는 수익성과 시장 점유율 회복을 위해 여러 도전 과제에 직면하고 있습니다. 이재용 회장은 분사보다는 내부적 혁신을 강화하는 것이 경쟁력을 높이는 방법이라고 보고 있습니다. 향후 AI 반도체와 첨단 공정 기술 도입, 턴키 솔루션 강화는 삼성의 향후 성장에 핵심 요소가 될 것이며, 이는 TSMC와의 격차를 줄이는 데 도움을 줄 수 있습니다. 그러나 AI 반도체 성장과 고객 기반 확대는 삼성전자가 기대하는 미래 전망을 뒷받침하며 중소형 팹리스와의 협력 또한 필요한 과제입니다. 이러한 전략적 접근은 삼성전자로 하여금 파운드리 시장에서의 입지를 강화하고, 지속 가능한 성장을 이루는 데 중요한 역할을 할 것입니다.

7. 용어집

• 7-1. 삼성전자 [회사]

• 삼성전자는 글로벌 종합 반도체 기업으로, 메모리 반도체 및 파운드리 분야에서 경쟁력을 보유하고 있음. 최근 파운드리 사업의 적자와 수율 문제, TSMC와의 격차 등이 주요 과제.

• 7-2. 이재용 [인물]

• 삼성전자 회장으로, 파운드리와 시스템LSI 사업의 분사에 관심이 없다고 밝힘. 내부 기술 강화와 경쟁력 제고를 통해 사업의 어려움을 극복하려는 입장.

• 7-3. TSMC [회사]

• 대만의 반도체 파운드리 전문 기업으로, 글로벌 시장 점유율 1위를 차지하고 있음. 삼성전자와의 경쟁에서 격차를 유지하고 있음.

8. 출처 문서

• 142. 삼성전자 파운드리: 현재와 미래 전망https://guguuu.com/entry/142-samsung-foundry-challenges-prospects
• 최선단·레거시 공정 모두 난항...삼성 파운드리 결단의 시간 오나https://v.daum.net/v/20240924130007912
• 인텔 파운드리 분사로 본 삼성의 딜레마https://n.news.naver.com/mnews/article/277/0005474415
• 삼성전자의 파운드리 승부수는 `AI 턴키`https://news.zum.com/articles/91248564
• 반도체 기술로 대한민국 미래를 선도하는 혁신의 요람, 한국전자통신연구원ETRI에 가다 - 국민이 말하는 정책 | 뉴스 | 대한민국 정책브리핑https://m.korea.kr/news/reporterView.do?newsId=148933640
• 위기의 삼성, 파운드리는?···분사설까지 ‘솔솔’https://www.khan.co.kr/economy/finance/article/202410080600011
• TSMC 닮아가는 인텔…삼성은 턴키 전략 고수https://zdnet.co.kr/view/?no=20240922015740