젠슨 황 엔비디아 창업자 겸 CEO

[헤럴드경제=김지헌 기자] 최근 삼성전자 파운드리(반도체 칩 위탁생산) 부문의 초대형 고객사인 글로벌 그래픽처리장치(GPU) 기업 엔비디아가 올해 제품 수주를 대만의 TSMC에 맡긴 것으로 전해졌다. 주요 고객사 이탈은 2030년까지 시스템반도체 1위를 달성하겠다는 삼성전자의 미래 전략에도 영향을 줄 수 있어 치열한 글로벌 파운드리 경쟁에 이목이 더욱 집중되고 있다.

3일 외신과 업계에 따르면 엔비디아는 올해 3분기부터 시장에 출시되는 차세대 그래픽처리장치(GPU) ‘H100’을 4나노 공정을 TSMC에 맡길 예정이다.이 제품은 1.2기가바이트 영화 약 4200편에 해당하는 초당 40테라비트(5테라바이트)를 처리할 수 있다. 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)는 “H100 칩 20개를 기반으로 한 모듈은 전 세계 모든 인터넷 트래픽에 맞먹는 대역폭을 지탱할 수 있다”고 말하기도 했다. 엔비디아의 또 다른 GPU ‘RTX 4000’ 시리즈도 TSMC 5나노 공정에서 양산된다.

이에 따라 업계는 엔비디아가 올해 출시할 모든 GPU를 TSMC에서 독점할 것으로 보고 있다. 삼성전자의 수율(제조 제품들 중 정상 제품의 비율)로 인해 지난 2020년 엔비디아가 자사의 지포스 RTX 3000 시리즈 판매에 어려움을 겪으면서 TSMC가 더 낮은 가격에 제품 양산을 수주한 것으로 업계는 보고 있다. 엔비디아는 지난 2019년까지 데이터센터와 소비자용 GPU 생산을 TSMC에 맡겼는데, 지난 2020년 처음으로 소비자용 GPU 제품인 RTX3000 시리즈 생산을 삼성전자에 위탁했다. 공급처 다변화를 통해 생산 가격은 낮추고 제품 경쟁력을 높인다는 명분이었다.

삼성전자 반도체 제조 라인 모습[삼성전자 제공]

엔비디아의 차세대 소비자용 GPU 파운드리를 확보한 TSMC의 파운드리 시장 점유율은 앞으로 더 확대될 것으로 보인다. 엔비디아의 전 세계 GPU 시장 점유율은 80%에 달한다.

TSMC로 고객사 이탈은 삼성전자에 뼈아프단 지적이다. 파운드리는 길게는 2~3년 뒤 생산될 제품까지 계약을 하게 되는데 이재용 삼성전자 부회장이 구속돼 있던 시기 삼성전자와 글로벌 고객사와의 협상이 제대로 진행되기 어려웠을 것이란 관측이다.

삼성전자는 TSMC를 제치고 퀄컴의 스마트폰용 칩셋 스냅드래곤8 전량 생산 위탁을 받았으나, 수율 문제가 불거지며 이마저도 위태로워졌단 지적이 나온다. 퀄컴은 현재 개발 중인 3나노 공정의 차세대 AP 파운드리를 대만 TSMC에 맡기기로 방침을 정한 것으로 알려졌다. 3나노 공정 AP는 퀄컴이 내년에 출시하는 차세대 제품이다. 이에 더해, 퀄컴은 삼성전자에 전량 맡겨왔던 4나노 신형 AP ‘스냅드래곤8 1세대’ 파운드리 물량 중 일부를 지난해 하반기부터 TSMC에도 나눠 맡긴 것으로 전해진다.

지난 3월 중순 정기주주총회에서 경계현 삼성전자 DS부문장 사장은 “초기 램프업(수율개선을 통한 생산능력 증가)에 시간이 소요됐으나 점진적 개선으로 안정화되고 있다”며 “퀄컴과는 협력 중이고 중장기적으로 적극적인 협업을 진행 중”이라고 말했다.

업계에선 TSMC와 시장 점유율 격차가 확대되며 삼성의 ‘시스템반도체 비전 2030’ 실현에 먹구름이 드리우는 것 아니냐는 지적이 나온다. ‘시스템반도체 비전 2030’은 2030년까지 메모리 반도체 뿐만 아니라 시스템반도체 분야에서도 세계 1위에 오른다는 삼성전자의 계획이다. 2030년까지 총 171조원을 투자하고 첨단 파운드리 공정 연구개발과 생산라인 건설에 더욱 박차를 가한다.

선단 공정(7나노 이하 공정) 에서 TSMC로 주요 고객사 이탈 설(設)에 따른 우려의 목소리가 커지고 있다.

업계 관계자는 “최첨단 공정 기술 경쟁이 치열하게 전개되는 양상”이라며 “장기적인 연구개발 수준을 끌어올리고 지속적인 투자를 통해 극복하는 과정을 기다려야 할 타이밍”이라고 평가했다.