이재용 승부수 평택2공장 본격 가동…TSMC 깰 전초기지 될까?

평택 2공장, 삼성 차세대 메모리·피운드리 전초기지
업계 최초 EUV 적용 3세대 10나노 D램 제품 양산
'철벽' TSMC 점유율 53.9%…클라우드발 수주 희망

이재용 삼성전자 부회장의 ‘반도체 초격차’를 위한 싸움이 본격적으로 시작됐다. 그가 30조원을 들여 승부수로 던진 경기도 평택캠퍼스 2공장이 제품 양산에 들어간 것이다.

삼성전자는 축구장 16개 크기(연면적 12만8900㎡)에 달하는 세계 최대 규모의 반도체 공장인 이곳에서 업계 최초로 극자외선(EUV) 공정이 적용된 D램을 생산하고, 파운드리(반도체 위탁생산) 1위 대만 TSMC와 경쟁하는 5나노급 공정 제품을 빠르게 양산한다는 계획이다. 메모리반도체 시장에서 다른 경쟁자와 초격차를 유지하고, 반도체 분업화 흐름에 따라 파운드리 업체들의 문을 두드리기 시작한 고객사들의 마음을 사로잡기 위한 이 부회장의 복안이다.

30일 삼성전자에 따르면 평택 2공장에서는 EUV 공정을 적용한 ‘16기가비트(Gb) LPDDR5’을 생산한다. 이번에 출하된 이 제품은 양산 메모리 반도체 중 처음으로 EUV 공정이 적용됐다. 역대 최대 용량과 최고 속도를 동시에 구현한 업계 최초의 3세대 10나노(1z) LPDDR5 제품이다.

삼성전자는 지난 2월 2세대 10나노급(1y) 공정으로 역대 최대 용량의 16Gb LPDDR5 D램을 양산한 지 6개월 만에 3세대 공정(1z)까지 프리미엄 모바일 D램 라인업을 강화했다.

◇면적 줄이고 성능 강화… ‘메모리 초격차’ 승부
이번 제품은 기존 플래그십 스마트폰용 12Gb 모바일 D램(LPDDR5, 5500Mb/s)보다 동작 속도가 16% 빠르다. 16Gb 제품 기준으로 1초당 풀HD급 영화(5Gb) 약 10편에 해당하는 51.2Gb를 처리할 수 있다.

또한 16Gb LPDDR5 모바일 D램은 8개의 칩만으로 16Gb 제품을 구성할 수 있어 기존 제품보다 30% 더 얇게 패키지할 수 있다. 후공정 단계에서 반도체 면적을 줄여주는 셈이다. 이는 부품 수가 많은 스마트폰이나 폴더블폰 같이 두께가 중요한 제품의 내부공간 활용도를 극대화한다. 갈수록 스마트폰에서 더 많은 부품이 요구되면서 공간 활용 문제가 커지는 상황이라 고객사들의 선호가 예상된다. 삼성전자는 이 제품으로 내년 출시되는 5G(세대) 플래그십 스마트폰 시장을 선점할 계획이다. 여기에 고온 신뢰성도 확보해 전장용 제품까지 사용처를 확대해 나갈 예정이다.

삼성전자 메모리사업부 D램 개발실 이정배 부사장은 “이번 제품은 역대 최고 개발 난도를 극복하고 미세공정 한계 돌파를 위한 새로운 패러다임을 제시했다”며 “프리미엄 D램 라인업을 지속 확대해 고객 요구에 더욱 빠르게 대응하고 메모리 시장 확대에 기여해 나갈 것”이라고 말했다.

삼성전자는 지난 5월 평택 2공장에 EUV기반 최첨단 제품 수요에 대비하기 위한 파운드리 생산라인을 착공했으며, 6월에는 첨단 V낸드 수요 확대에 대응하기 위한 낸드플래시 생산라인도 착공했다. 두 라인 모두 2021년 하반기부터 본격 가동할 예정이다. 이 부회장의 반도체 초격차를 위한 전초기지가 마련된 셈이다. 2015년부터 조성된 평택캠퍼스(289만㎡)는 2017년 6월 1공장 양산을 시작으로, 2공장은 2018년 1월 착공돼 이번에 처음으로 D램 제품을 출하했다. 총 6개 생산라인이 평택에 들어설 예정이다.

◇TSMC의 ‘단단한 벽’…평택 2공장 파운드리 전초기지 역활도
평택 공장은 메모리 반도체만이 아닌 파운드리 시장 공략을 위한 전초기지기도 하다. 반도체 분업화 기조로 애플·인텔 등 대형 고객들이 파운드리 업체의 문을 두드리면서 시장은 급성장할 전망이다. 시장조사기관 옴디아에 따르면 전세계 파운드리 시장 규모는 2017년 609억 달러에서 내년에는 810억 달러를 넘어설 것으로 보인다.

이 때문에 삼성은 파운드리 시장 점유율 확대에 회사의 명운을 걸고 있다. 반도체 설계기술이 부족한 삼성이 이 부회장이 천명한 2030년 시스템반도체 1위 목표 달성을 위해선 파운드리를 통한 매출 확대 뿐이기 때문이다. 그러나 현재 삼성은 TSMC의 벽을 좀처럼 뛰어넘지 못하고 있다.

시장조사기관 트렌드포스에 따르면 삼성전자의 올 3분기 예상 파운드리 점유율은 전분기 대비 1.4%포인트 하락한 17.4%에 그친 반면 TSMC는 2.4%포인트 오른 53.9%를 기록했다. TSMC가 애플·AMD·엔비디아 등 고객군이 다양한 반면 삼성전자 파운드리 사업부는 아직도 시스템LSI 사업부와 자사 관련 매출 비중이 높기 때문이다.

특히 삼성전자는 TSMC와 달리 발주량이 많은 애플·퀄컴 등과 경쟁관계다. 업계에선 이들이 의도적으로 TSMC를 이용해 삼성을 견제하고 있다고 본다. 다만 삼성도 희망은 있다. 최근 파운드리 시장에서 모바일 업체보다 마이크로소프트·구글·아마존 등 대형 클라우드 업체들의 칩 주문이 늘고 있다는 점이다. 모바일 업체와 달리 클라우드 업체는 삼성에 우호적인 편으로 알려진다.

업계 관계자는 “애플과 달리 구글과 IBM, 마이크로소프트는 삼성전자와 협력관계”라며 “클라우드 업체들이 AI에 대비하면서 시스템반도체 발주가 크게 늘 전망이고 이는 삼성전자가 치고 들어갈 틈이 될 것”이라고 말했다.