삼성 반도체 파운드리 경쟁에서 TSMC에 패배

어쩌다 첨단 반도체 경쟁에서 삼성전자가 TSMC에 밀렸는가?

생산 기술력이 밀리면서 삼성 스마트폰 사업이 리스크에 직면

네덜란드 반도체 장비업체가 독점 공급하는 중요한 생산 장비인 EUV 노광장비 확보 문제 때문에 코로나 대유행에도 불구하고 작년 가을에 삼성 이재용 부회장은 ASML을 급히 방문했다.

EUV 노광장비는 삼성의 첨단 제품 제조에 없어서는 안 될 필수품이다. 전 세계적으로 100대 정도를 출하했지만, ASML의 발표에 따르면 70% 이상이 삼성의 경쟁사인 대만 TSMC로 출하되었다.

삼성의 오너인 이 부회장의 ASML 방문은 첨단 반도체 경쟁에서 TSMC에 밀린다는, 삼성의 위기감을 나타내는 신호다. 삼성은 스마트폰의 두뇌 역할을 하는 중앙처리장치(CPU) 같은 첨단제품의 대량 생산과 파운드리 시장점유율 하락으로 고전하고 있다. 최첨단 제품 생산의 뒤처짐은 반도체 기반의 저장 장치, 스마트폰 등 삼성의 다른 핵심 제품의 경쟁력 약화를 초래하는 문제로 직결된다.

 

김기남 삼성전자 대표는 지난 3월 주주총회에서 삼성과 TSMC와의 기술격차에 대한 질문에 "첨단 생산기술에서 대만 업체에 비벼볼 만한 수준이라고 본다. 수주를 많이 받았으며 기술 격차를 좁히고 있다"라고 언급했다.

하지만 김 대표의 낙관적인 발표와 달리 4월 29일에 삼성전자는 올해 1분기(1~3월)에 반도체 부문 매출이 작년 같은 기간 대비 8% 증가한 19조 100억 원을 기록했지만, 영업이익은 16%가 줄어든 3조 3,700억 원을 기록했다고 발표했다. 1년 만에 처음으로 이익 감소를 기록했다.

 

증권사들은 수익 하락의 주요 원인으로 CPU와 통신칩 등의 파운드리 생산을 담당하는 비메모리 사업 부문의 실적 부진을 원인으로 지목하고 있다. 삼성전자 미국 텍사스 공장은 한파로 인한 정전으로 2월 중순부터 가동이 중단됐다. 2분기 중에 정상 가동될 것으로 보이지만 가동 중단이 장기화될 경우 퀄컴 및 다른 고객사들의 이탈이 발생하게 된다.

한국 국내에 있는 삼성 반도체 공장 또한 첨단 공정 생산에 애를 먹고 있다. 삼성에 최첨단 기자재를 공급하는 몇몇 업체들에 따르면 5나노 공정의 생산 수율 향상이 많이 지연되고 있다. 5나노 생산에서 대만 TSMC에 수개월 뒤처진 이후로 좀처럼 좁혀지지 않고 계속해서 생산기술 격차가 벌어지고 있다.

반도체 회로가 미세화될수록 제품의 성능이 높아지고 반면에 소비 전력이 낮아진다. 이것은 전자 기기의 소형화에도 도움이 된다.

 

ASML의 삼성에 대한 노광장비 출하 지연이 삼성 반도체 생산기술 향상에 발목을 잡은 것으로 여겨진다. 극자외선(EUV) 노광장비(리소그래피)라는 첨단 제조 장비 확보 문제로 이 부회장은 작년 가을에 네덜란드 업체를 긴급 방문했다. 삼성이 구매 대수를 늘린다고는 하지만 삼성보다 훨씬 앞서서 장비를 설치하고 가동에 들어간 TSMC만큼 생산기술을 확보하지 못했다.

 

파운드리 사업에 필요한 투자 규모도 삼성에 영향을 줄 것으로 보인다. 지난 4월 대만 TSMC는 반도체 공급난에 대한 대응으로 올해부터 2023년까지 3년에 걸쳐 1,000억 달러(111조 6,500억 원)를 시설 및 장비 투자에 할당할 것이라고 발표했다.

삼성은 2021년 400억 달러(44조 6,600억 원) 정도를 투자할 계획이지만 대부분 D램 같은 메모리 반도체 분야에 투자할 예정이며 TSMC보다 파운드리 투자 규모는 훨씬 적다.

 

글로벌 반도체 시장조사 기관인 트렌드포스에 따르면 TSMC는 2021년 1분기에 파운드리 시장 점유율 56%를 기록하며 지난해 같은 기간보다 2% 포인트 상승하는 등 시장 지배력을 강화하고 있다. TSMC의 점유율은 2년 전보다 8% 포인트 상승했지만 삼성은 같은 기간 점유율이 1% 포인트 떨어졌다.

TSMC와 같은 생산 능력을 갖추려면 넘어야 할 산이 많은 상황이다. 애플, AMD 등과 같은 주요 미국 고객사들 다수는 주문의 거의 대부분을 TSMC에 하고 있다.

 

미 중 간 긴장 고조도 삼성 반도체 사업에 리스크로 작용하고 있다. 대만 정부는 중국에 맞서 미국 정부와 긴밀하게 협력하고 있지만, 한국 정부는 글로벌 반도체 공급망에서 한국기업을 위태롭게 할 수도 있는 줄타기 외교를 고집하고 있다.

삼성의 첨단 반도체 경쟁력 하락은 반도체 사업을 넘어서 다른 분야로 파급효과를 일으키는 문제가 있다. 반도체 매출에서 비메모리 생산 부문이 차지하는 비중은 7%에 불과하지만 자사 파운드리 공정에서 만드는 CPU와 이미지 센서에 삼성 자체 스마트폰의 성능이 달렸다. 스마트폰에서 삼성의 경쟁사인 애플은 자사 CPU를 모두 TSMC에서 생산하고 있는데 TSMC와의 생산기술 격차는 스마트폰 성능에서 애플과의 격차가 더 벌어지게 하는 문제로 발전하게 된다.

 

삼성전자 전체 매출에서 스마트폰과 반도체(비메모리 제외)가 60%를 차지한다. 사실상 스마트폰과 반도체가 삼성을 먹여 살리고 있다.

삼성의 주력 사업이 선순환 구조를 이루는데 일등 공신은 탁월한 첨단 반도체 생산 기술력이었다. 하지만 기술 경쟁력 저하가 지속될 경우 이는 삼성 전체의 수익성 하락 그리고 선순환 구조가 깨지는 문제를 초래하게 된다.

How Samsung fell behind TSMC in the race for cutting-edge chips

 

 

Samsung has lost the race for acquiring ASML's EUV equipment to TSMC

ASML의 EUV 노광장비 도입에서 TSMC가 삼성보다 우위

 

Samsung appears to be losing the semiconductor race to TSMC, and it looks like this outcome has to do with Samsung's inability to secure enough semiconductor production equipment for its EUV processes.

삼성은 반도체 경쟁에서 TSMC에 패했으며 이는 첨단 반도체 생산에 필요한 EUV 노광장비를 충분히 확보하지 못한 것과 관련이 있다.

 

By the end of the first quarter of 2021, TSMC was able to increase its contract manufacturing market share by 8 points compared to Q1 2019. It had a share of 56%, outperforming Samsung who has lost 1% market share in the same quarter. But more worrying for Samsung is that TSMC has secured major US customers including Apple and Advanced Micro Devices.

TSMC는 2021년 1분기에 파운드리 시장 점유율은 2019년 1분기와 비교하여 8% 포인트 정도 늘릴 수 있었다. 점유율은 56%로 같은 시기에 점유율이 1%포인트 떨어진 삼성을 능가했다. 그러나 삼성의 더 큰 문제는 TSMC가 애플 및 AMD 등과 같은 주요 미국 고객을 확보했다는 것이다.

 

Samsung has suffered setbacks due to various reasons, such as its factory in Texas getting temporarily shut down due to severe weather conditions, and the fact that US companies seemingly have a preference towards TSMC thanks to favorable Taiwan-US relationships.

삼성은 악천후로 미국 텍사스 공장이 가동을 중단하는 등 여러 가지 이유로 어려움을 겪고 있으며, 미국 기업들은 대만과 미국의 우호적인 관계 덕분에 TSMC를 선호한다.

 

US-based fabless companies who are in need of semiconductor foundries have reportedly grown more reluctant towards signing long-term agreements with Samsung because South Korea maintains two-way diplomacy with both China and the US, therefore there's a higher risk of the supply chain being disrupted by political events.

미국 회사들은 한국 정부가 중국 및 미국에 양다리를 걸치는 외교를 하고 있어 공급망 위험이 더 높기 때문에 삼성과의 장기적인 계약 체결을 꺼리고 있다.

 

But Samsung Semiconductor's problems became much more evident when the company failed to acquire enough equipment for EUV semiconductor manufacturing from ASML. As some of you might recall, Lee Jae-yong met with ASML CEO and CTO last year to discuss the supply of equipment necessary for 7nm-and-lower EUV-based processes, but said meeting may have not been very lucrative.

그러나 삼성은 ASML에서 반도체 제조에 필요한 노광장비를 충분히 확보하지 못했다는 중대한 문제가 있다. 삼성 이재용 부회장은 작년에 ASML 대표를 만나서 7나노 이하 EUV 기반 공정에 필요한 장비 공급에 대해 논의했지만, 의미 있는 성과를 거두지 못했다.

 

TSMC was able to beat Samsung to the punch and secure 70% of ASML's equipment before Samsung. And because ASML is the only company in the world capable of supplying EUV equipment of this industrial scale, Samsung has lost a lot of ground to TSMC who will undoubtedly use this advantage to widen the technology gap between it and its rival even further.

TSMC는 삼성을 제치고 ASML 노광장비의 70%를 먼저 확보 할 수 있었다. 그리고 ASML은 EUV 노광 장비를 공급할 수 있는 세계 유일의 회사이기 때문에 삼성은 TSMC와의 기술 격차를 좁힐 기회를 잃어버렸다.

Samsung has lost the race for acquiring ASML's EUV equipment to TSMC

 

 

Samsung's plans to build the "P3" semiconductor factory, its third in the Gyeonggi Province, were unveiled last year. It was meant to be a total semiconductor factory with the capacity to produce DRAM, NAND flash, image sensors and application processors.

지난해 삼성은 경기도에 3번째 반도체 공장인 'P3'를 신설한다는 계획을 발표했다. P3 공장은 D램, 낸드 플래시, 이미지 센서 및 AP 프로세서를 생산할 수 있는 종합 반도체 공장이다.

 

Some important details about the plant still remain unknown. It's unclear how much Samsung is planning to spend on the new facility. The new plant's production capacity also remains unknown. Samsung was expected to reveal its spending plan for the P3 facility this year. However, that has been delayed to the imprisonment of vice chairman Lee Jae-yong.

P3 공장에 대한 중요한 세부 사항은 아직 알려진 게 없다. 삼성이 P3에 얼마를 투자할지 확실히 정해진 것이 없다. 새로운 공장의 생산 능력도 아직 알려지지 않았다. 삼성은 올해 P3 공장에 대한 투자 지출 계획을 발표할 예정이었다. 그러나 이재용 부회장의 구속으로 계획 발표가 연기되었다.

Samsung has a solution to tackle the global chip shortage

 

 

Europe's biggest chipmaking tool maker, ASML of the Netherlands, is the exclusive supplier of extreme ultraviolet (EUV) lithography machines -- the world's most costly but top-notch tool essential to producing the world's most advanced chips, including Apple's latest iPhone core processors.

유럽 최대의 반도체 제조 장비 업체인 네덜란드 ASML은 극자외선(EUV) 노광장비의 유일한 공급 업체다.

EUV 노광장비는 애플의 최신 아이폰에 들어가는 프로세서 등 세상에서 제일 첨단의 반도체를 생산하는 데 필수적이며 가장 비싸지만, 최고의 반도체 장비다.

 

ASML has a production plant in the U.S., and around one-fifth of the components that ASML needs to build its machines are also made at its U.S. plant in Connecticut. The Netherlands has halted shipments of China's first orders of the EUV machine amid U.S. pressure since 2019,

ASML이 EUV 노광장비를 제조하는데 필요한 부품의 20%는 미국 코네티컷 공장에서 생산된다.

네덜란드 업체는 미국의 압력으로 2019년 이후 중국에 대한 EUV 노광장비의 출하를 중단했다.

US-China tech war: Beijing's secret chipmaking champions

 

 

작년 퀄컴의 최상위 주력 칩셋인 스냅드래곤 888 이례적으로 삼성 5나노 공정에 맡겼었는데

차기 칩셋은 다시 TSMC 공정에 맡기기로 결정.

"퀄컴, 다시 TSMC 품으로…'삼성 제조' 스냅드래곤888 발열 탓"

 

또한 삼성 5나노 공정은

TSMC의 7나노 공정보다도 못한 전성비 결과를 보여줌

현재까지 상황을 정리하자면

애플, 테슬라, 엔비디아, AMD에 이어 퀄컴까지

자사 주력반도체는 전부 TSMC 공정으로.

 

삼전 주가 떡락한 이유가 있었네

스마트폰 플래그십 라인업 사실상 아이폰이 90% 점유, 대 혁명인줄 알았던 갤럭시폴더블은 2년동안 330만대 판게 전부(아이폰12는 두달만에 5천만대 판매하는데… ) 그렇게 수익성 악화되니까 유저들 반발에도 기본앱 광고 끈질기게 넣고 프리미엄 이미지는 스스로 깎아먹는중 그나마 기대했던게 반도체였는데 메모리빼고는 여전히 별볼일 없으니

뭐 사실 tsmc랑 나노공정 이름만 같지 원래부터 비교할 수준이 아니었지

tsmc가 고객과 경쟁하지 않는다고 선택한다던데 아예 다른 선택지가 없는 수준인데 이건

 

 

아직도 반도체쪽 잘 모르는 애들 많구나

Tsmc 5나노랑 삼성 5나노가 같은 기술이라 착각하는 사람이 많네

사실 스마트폰 칩셋에 좀 관심 있는 사람들에게는 유명한 일화가 있어서 소개해줌.

애플은 10년전부터 자체 칩셋을 tsmc와 삼성에 수주했음 그러던 와중에 2015년, A9칩에서 문제가 터짐

당시 애플은 삼성 14나노와 tsmc 16나노 공정에 수주했는데 공정자체로만 보면

삼성의 14나노가 앞서 보이지만 실제 성능은 tsmc 수주한 칩이 우수하게 나온것임.

이때 이후로 애플은 삼성파운드리를 완전히 손절함

A10, A11, A12, A13, 그리고 최근 A14와 M1칩 모두 tsmc에 맡기는 이유임.

 

그리고 엔비디아나 테슬라 등 기업들도 최근에야 눈치채고 tsmc로 중요 반도체들 맡기고 있음

지금 삼성에 가는 물량들은 tsmc에서 도저히 소화 못해줘서 울며 겨자먹기로 맡기는 물량들

그리고 이건 좀 음모론적인 얘기인데 애플이 설계한 A칩을 2016년 A10칩 이후로

삼성이 더이상 수주를 받지 못하게 되고 나서는 삼성 독자 칩셋인 엑시노스의 성능이 급격하게 나빠졌음

이걸 두고 그동안 애플의 설계를 보고 베끼던걸 못하게 되니까 그런거 아니냐는 뒷얘기도 있음.

현재까지도 애플 A칩 성능이 3-4년은 앞서 있고 (밑 짤 참조, 여태 3년전 아이폰xs을 따라잡은 안드로이드 폰이 없으며, 심지어 4년전 아이폰8보다도 못한 최신 갤럭시 S21 싱글코어)

또한 안드로이드에서도 더이상 갤럭시가 성능 원탑이 아니고 원플러스와 asus, 샤오미에게 자리 빼앗긴지 오래

같은 칩셋을 넣고도 갤럭시 최적화가 많이 밀리는 모습이지

같이보면 좋은 영상