259. TSMC 2024년 근황: AI 반도체 리더십과 삼성전자

10만전자 한다며! 어!, dall-e

 

TSMC 2024년 근황: AI 반도체 리더십과 삼성전자

01. 서론

1) TSMC의 글로벌 반도체 시장에서의 위상

TSMC(타이완 반도체 제조 회사)는 현재 글로벌 반도체 시장에서 가장 중요한 파운드리 기업으로 자리 잡고 있습니다. 파운드리는 반도체 설계 회사들이 설계한 칩을 대량으로 생산하는 역할을 맡고 있는데, TSMC는 세계 최대 파운드리 업체로서 전 세계 반도체 생산량의 상당 부분을 책임지고 있습니다. 특히, 애플, 엔비디아, AMD와 같은 주요 IT 기업들이 TSMC에 의존하고 있어, 이 회사는 글로벌 IT 산업의 중요한 중추 역할을 하고 있습니다.

 

TSMC는 7나노, 5나노 등 미세 공정에서 앞선 기술력을 보유하고 있으며, 이는 첨단 기술 제품 생산에 필수적인 요소입니다. 특히 스마트폰, 고성능 컴퓨팅(HPC), 자동차용 반도체 등 다양한 산업에서 TSMC의 기술력은 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 이러한 기술력과 시장 장악력 덕분에 TSMC는 글로벌 반도체 생태계에서 중대한 위치를 차지하고 있으며, 지속적인 기술 혁신을 통해 미래 반도체 시장을 주도하고 있습니다.

2) 2024년 주요 이슈: AI 칩 수요와 삼성과의 경쟁

2024년은 AI 반도체 수요가 폭발적으로 증가하면서 TSMC와 삼성전자 간의 경쟁이 더욱 치열해지는 해가 될 것으로 보입니다. AI 기술이 발전하면서 AI 칩의 성능과 생산력이 중요한 이슈로 부각되고 있으며, 이로 인해 AI 관련 반도체 수요가 급증하고 있습니다. 특히 엔비디아와 같은 AI 기술 선도 기업들이 AI 칩을 대량으로 필요로 하고 있어, TSMC와 삼성은 이러한 수요를 충족시키기 위한 경쟁을 벌이고 있습니다.

 

TSMC는 2024년에도 3나노 공정과 2나노 공정을 통해 AI 칩 생산을 확대하고 있으며, 엔비디아와의 협력으로 시장 지배력을 강화하고 있습니다. 반면, 삼성전자는 TSMC의 뒤를 쫓으며 파운드리 시장 점유율 확대를 위해 3나노 공정 기술 개발에 박차를 가하고 있습니다. 이처럼 AI 반도체 수요 급증은 TSMC와 삼성 간의 기술적 경쟁을 한층 더 격화시키고 있으며, 이는 2024년 파운드리 시장의 중요한 관전 포인트가 될 것입니다.

 

02. TSMC의 기술적 혁신과 성과

1) 2024년 3분기 실적 분석: 시가총액 1조 달러 돌파

TSMC는 2024년 3분기 동안 강력한 실적을 기록하며 주목받았습니다. AI 칩과 고성능 컴퓨팅(HPC) 수요 증가로 3분기 영업이익은 예상치를 크게 상회하며, 이는 시장에서 긍정적인 반응을 이끌어냈습니다. 이로 인해 TSMC는 시가총액 1조 달러를 돌파하며 세계적으로 가장 중요한 반도체 기업 중 하나로 자리매김했습니다.

 

AI와 HPC 관련 수요는 전통적인 스마트폰 시장을 넘어, 자율주행, 클라우드 컴퓨팅, 데이터 센터 등 새로운 분야에서 더 높은 성장을 주도하고 있습니다. 특히, AI 칩과 관련된 고성능 반도체에 대한 수요가 TSMC의 실적에 큰 영향을 미쳤습니다. 이와 더불어, TSMC의 강력한 실적은 고객사들의 수요 증가와 미세 공정 기술에서의 성과 덕분입니다.

2) 2나노 및 3나노 공정에서의 기술 우위

TSMC는 2나노 및 3나노 공정 기술에서 세계 최고의 기술력을 보유하고 있습니다. 3나노 공정은 현재 상용화된 반도체 공정 중 가장 미세한 기술로, TSMC는 이를 통해 AI, 스마트폰, HPC 등 다양한 고성능 반도체를 생산하고 있습니다. 특히, 전력 소모를 줄이면서도 성능을 극대화하는 3나노 공정은 고객사들에게 큰 인기를 끌고 있으며, 이를 통해 TSMC는 고부가가치 제품을 생산해 높은 수익을 창출하고 있습니다.

 

2나노 공정도 TSMC의 차세대 기술로 자리 잡고 있으며, 2025년경 본격적인 양산이 예정되어 있습니다. 2나노 공정은 더욱 작은 트랜지스터를 이용해 칩 성능을 극대화하고 효율성을 향상시키는 기술로, 이를 통해 차세대 반도체 시장에서 기술적 리더십을 유지할 계획입니다.

3) AI 반도체 시장에서의 리더십: 엔비디아, 애플, AMD와의 협력

TSMC는 AI 반도체 시장에서도 독보적인 리더십을 발휘하고 있습니다. 엔비디아와의 협력을 통해 AI 칩을 대량 생산하고 있으며, 이를 통해 AI 기반 기술과 제품이 더욱 빠르게 시장에 공급되고 있습니다. 특히, AI 학습 및 추론을 위한 고성능 반도체에 대한 수요가 급증하면서 TSMC의 AI 반도체 생산 라인이 가동률을 최고치로 유지하고 있습니다.

 

애플과 AMD 역시 TSMC의 중요한 고객사로, 두 기업 모두 TSMC의 3나노 공정을 이용해 차세대 고성능 제품을 개발 중입니다. 이처럼 TSMC는 AI 반도체 시장에서의 독점적 지위를 통해 미래 성장 동력을 확보하고 있으며, 고성능 반도체 생산에서 계속해서 중요한 역할을 수행할 것으로 보입니다.

 

03. 삼성과 TSMC의 경쟁 구도

1) 삼성의 3나노 공정 도전과 파운드리 부문 적자

삼성전자는 TSMC의 독주를 저지하고 글로벌 파운드리 시장에서 점유율을 높이기 위해 3나노 공정 개발에 큰 투자를 해왔습니다. 삼성의 3나노 공정은 게이트 올 어라운드(GAA)라는 새로운 트랜지스터 구조를 채택하여 성능을 향상시키고 전력 효율성을 높였습니다. 이는 기존의 핀펫(FinFET) 기술을 대체할 차세대 공정으로 평가받고 있으며, 삼성은 이를 통해 TSMC와의 기술 격차를 줄이려 하고 있습니다.

 

그러나 삼성의 3나노 공정 도전은 쉽지 않았습니다. 2024년 파운드리 부문에서 적자를 기록한 것은 생산 효율성 및 수율 문제로 인해 어려움을 겪었음을 보여줍니다. 고객 확보가 TSMC에 비해 부족했고, 3나노 공정에서의 안정적인 생산 체계를 구축하는 데 시간이 걸리면서 수익성에도 영향을 미쳤습니다. 반면, TSMC는 3나노 공정에서 안정적인 생산과 높은 수율을 유지하면서, 엔비디아, 애플, AMD와 같은 주요 고객사의 신뢰를 받고 있습니다.

2) 엔비디아와의 파트너십 이슈: 삼성에게 기회인가?

TSMC와 엔비디아 간의 파트너십은 AI 반도체 시장에서 중요한 역할을 해왔습니다. 엔비디아의 AI 칩, 특히 블랙웰 시리즈는 TSMC에서 주로 생산되었습니다. 하지만 출하 지연과 생산 문제가 발생하면서 두 회사 간의 긴장이 고조되고 있으며, 이는 삼성전자에게 기회로 작용할 수 있다는 분석이 나오고 있습니다.

 

삼성은 이러한 갈등 속에서 엔비디아와의 협력을 강화하기 위한 협상에 돌입한 것으로 알려졌습니다. 만약 삼성이 3나노 공정에서 생산 효율성을 확보하고, 엔비디아와의 계약을 체결한다면, TSMC와의 경쟁 구도는 새로운 국면을 맞이할 수 있습니다. 특히, AI 칩 분야에서 삼성의 입지가 강화될 수 있으며, 이는 글로벌 파운드리 시장에서 점유율을 빠르게 확대하는 계기가 될 수 있습니다.

3) 글로벌 파운드리 시장에서의 경쟁력 비교

글로벌 파운드리 시장에서 TSMC와 삼성전자는 각각 1위와 2위를 차지하고 있지만, 두 회사 간의 경쟁력에는 차이가 있습니다. TSMC는 전체 시장 점유율의 50% 이상을 차지하고 있으며, 이는 안정적인 고객 기반과 생산 능력 덕분에 가능합니다. 미세 공정에서의 우위를 통해 고부가가치 제품을 다수 생산하고, 주요 IT 기업과의 긴밀한 파트너십을 유지하고 있습니다.

 

반면, 삼성전자는 30% 미만의 점유율로 TSMC를 추격하고 있으며, 기술 격차를 줄이기 위해 막대한 투자를 하고 있습니다. 3나노 공정을 통해 새로운 고객을 확보하려 하고 있지만, 아직 수익성 면에서 TSMC를 따라잡기에는 시간이 필요합니다. 다만, TSMC와 엔비디아 간의 갈등이 삼성에게 기회가 될 수 있으며, 이 기회를 발판으로 삼성이 점유율을 높일 가능성도 있습니다.

 

04. TSMC의 글로벌 확장과 미국 시장에서의 전략

1) 미국과 독일 등지에 대규모 투자

TSMC는 글로벌 반도체 수요에 대응하기 위해 미국과 독일 등 해외 투자를 대규모로 진행하고 있습니다. 미국 애리조나에 TSMC는 반도체 공장을 설립하고 있으며, 2024년부터 본격 가동될 예정입니다. 이 공장은 미국 정부의 지원을 받아 운영되며, 국내 생산 역량 강화라는 전략적 목표를 가지고 있습니다. 이는 글로벌 반도체 공급망에서 미국의 의존도를 줄이고, 동시에 TSMC가 미국 고객사들의 요구를 빠르게 충족시킬 수 있는 기회를 제공합니다.

 

또한, 독일에서는 유럽 시장을 공략하기 위한 반도체 생산 시설 설립을 추진 중입니다. 독일은 자동차 산업이 강한 국가로, TSMC의 기술력이 자율주행 및 전기차 관련 반도체 생산에 필수적인 역할을 할 것으로 기대되고 있습니다. 이러한 글로벌 확장은 TSMC가 글로벌 파운드리 시장에서 계속해서 리더십을 유지할 수 있는 기반이 되고 있으며, 공급망 다변화를 통해 미래의 불확실성에 대비하고 있습니다.

2) 미국 상무부의 화웨이용 AI 칩 제조 조사와 영향

TSMC는 화웨이용 AI 칩 제조에 관여했을 가능성에 대해 미국 상무부의 조사를 받고 있습니다. 화웨이는 미국의 수출 규제로 인해 미국산 반도체 기술을 사용할 수 없으며, 이에 따라 TSMC의 AI 칩 제조가 규제 위반에 해당할 수 있다는 의혹이 제기되었습니다. 이 조사는 TSMC의 글로벌 입지에 영향을 미칠 수 있으며, 만약 규제 위반이 확인될 경우 제재를 받을 가능성도 있습니다.

 

미국 정부는 국가 안보를 이유로 화웨이에 대한 규제를 강화해 왔으며, TSMC가 이 규제를 어겼다는 혐의가 확정된다면, 미국 시장에서의 입지가 흔들릴 수 있습니다. TSMC는 이에 대해 적극적으로 대응하고 있으며, 글로벌 고객사들과의 관계를 유지하기 위해 미국 규제 준수를 철저히 하겠다는 입장을 밝혔습니다. 이 조사가 TSMC의 미래 전략에 어떤 영향을 미칠지는 향후 몇 달간 주목할 필요가 있습니다.

 

05. TSMC의 미래 전망

1) AI와 HPC 수요 증가가 미칠 장기적 영향

AI(인공지능)와 HPC(고성능 컴퓨팅)의 수요는 앞으로도 지속적으로 증가할 것으로 예상되며, 이는 TSMC의 성장에 중요한 동력이 될 것입니다. AI 반도체는 자율주행, 음성 인식, 머신 러닝 등 다양한 분야에서 필수적인 요소로 자리 잡고 있으며, 이러한 기술의 발전 속도가 빨라지면서 반도체 수요도 급격히 증가하고 있습니다. 특히, TSMC의 3나노 및 2나노 공정은 전력 효율성과 고성능이 중요한 AI 반도체 생산에서 필수적인 역할을 할 것입니다.

 

TSMC는 AI 칩의 수요 증가를 충족시키기 위해 첨단 공정을 기반으로 AI 반도체를 대량 생산하고 있으며, 이를 통해 AI 기술 발전에 기여하고 있습니다. 또한, HPC 시장에서도 고성능 프로세서와 그래픽 칩에 대한 수요가 늘어남에 따라 고성능 칩 제조에서 TSMC의 중요성이 더 커질 전망입니다. TSMC는 이러한 분야에서 계속해서 리더십을 유지하며, AI와 HPC 수요 증가가 미치는 긍정적인 장기적 영향을 누릴 것입니다.

2) 글로벌 반도체 공급망에서의 TSMC의 역할

TSMC는 글로벌 반도체 공급망에서 가장 중요한 역할을 하고 있으며, 앞으로도 그 입지는 더욱 공고해질 것입니다. 첨단 공정 기술을 바탕으로 고부가가치 반도체를 생산하는 TSMC는 다양한 산업에 걸쳐 핵심적인 반도체를 공급하고 있습니다. 특히, 스마트폰, 자동차, AI 등 다방면에 걸쳐 최신 반도체 기술이 필요하며, TSMC는 이러한 시장을 선도하는 주요 파운드리 업체로서 역할을 하고 있습니다.

 

TSMC의 글로벌 생산 시설 확장도 그들의 공급망 역할을 더욱 강화시킬 것입니다. 미국과 독일에 투자된 대규모 공장은 현지 시장의 수요를 충족시키고, 공급망 위험 분산을 가능하게 합니다. 또한, TSMC의 글로벌 고객사는 점점 더 TSMC에 의존하고 있으며, 이는 향후 몇 년간 TSMC가 글로벌 반도체 시장에서 계속해서 강력한 위치를 유지할 것을 시사합니다.

 

06. 결론

 

TSMC는 2024년에도 반도체 업계의 선도 기업으로서 AI와 HPC 수요 증가를 통해 중요한 역할을 이어갈 것입니다. 3나노 및 2나노 공정에서의 기술적 우위는 고성능 반도체 시장에서 TSMC가 지속적으로 경쟁력을 갖추는 데 큰 도움을 줄 것이며, 엔비디아, 애플, AMD와의 협력은 TSMC의 성장을 뒷받침하는 주요 요소가 될 것입니다.

 

또한, 글로벌 확장을 통한 미국과 유럽 시장에서의 전략적 투자와 공급망 강화는 TSMC의 미래를 더욱 밝게 하고 있습니다. 글로벌 반도체 공급망에서 TSMC의 역할은 앞으로도 중요하게 유지될 것이며, AI와 HPC 기술 발전에 큰 기여를 할 것으로 보입니다. TSMC는 앞으로도 파운드리 시장에서 지속적인 혁신을 통해 세계 반도체 시장을 주도하는 기업으로 남을 것입니다.

---

게이트 올 어라운드(GAA, Gate-All-Around)란?

게이트 올 어라운드(GAA)는 차세대 트랜지스터 구조로, 현재 반도체 기술에서 널리 사용되는 핀펫(FinFET)을 대체할 새로운 기술로 주목받고 있습니다. GAA는 트랜지스터의 채널을 완전히 감싸는 게이트 구조를 사용하여 전류 제어를 더욱 정밀하게 할 수 있습니다. 기존의 트랜지스터는 채널의 일부만 게이트가 감싸는 반면, GAA는 채널을 네 면에서 모두 감싸는 구조로 되어 있어, 누설 전류를 최소화하고 전력 효율을 극대화할 수 있습니다.

이 구조는 고성능과 저전력이 필요한 최첨단 반도체에 적합하며, 특히 3나노 이하 공정에서 성능을 발휘할 수 있는 기술로 평가받고 있습니다. GAA 기술은 트랜지스터를 더욱 미세하게 축소할 수 있게 하여 칩 밀도를 높이는 동시에 전력 소모를 줄이는 데 유리합니다.

GAA의 주요 장점:

• 더 높은 전력 효율: 전류 누설을 줄여 저전력 반도체 설계에 유리함
• 칩 밀도 증가: 더욱 작은 트랜지스터로 더 많은 회로를 집적 가능
• 고성능: 전류 제어가 더욱 정밀하여 처리 속도 향상

핀펫(FinFET)이란?

핀펫(FinFET)은 현재 널리 사용되는 3차원 트랜지스터 구조입니다. 기존의 평면형 트랜지스터와 달리, 핀펫은 반도체 소자의 채널을 돌출된 핀 모양으로 만들고, 그 위를 게이트가 감싸도록 설계되었습니다. 이를 통해 트랜지스터의 게이트 제어 능력을 강화하고, 전류 누설을 줄여 전력 소모를 감소시킵니다.

핀펫은 20나노 이하 공정에서 사용되기 시작했으며, 전력 효율성과 성능을 개선하는 데 큰 역할을 해왔습니다. 그러나 트랜지스터 크기를 더 줄이는 데 한계가 있어, 3나노 이하 공정에서는 GAA와 같은 새로운 기술이 필요하게 되었습니다.

핀펫의 주요 장점:

• 전류 누설 감소: 전류가 흘러가는 경로가 3차원으로 설계되어 누설 전류를 줄임
• 고성능: 2차원 평면형 트랜지스터보다 더 나은 성능 제공
• 저전력: 저전력 소모로 모바일 기기, 컴퓨터 칩 등에 사용

GAA와 핀펫 비교

기술	구조	장점	공정 적용
GAA	채널을 네 면에서 감싸는 게이트 구조	더 높은 전력 효율, 더 정밀한 전류 제어	3나노 이하 공정
핀펫(FinFET)	돌출된 핀 모양의 채널 위를 게이트가 감싸는 구조	전류 누설 감소, 성능 향상	20나노 이하 공정에서 널리 사용

 

---

관련된 다른 글도 읽어보시길 추천합니다

 

2024.10.09 - [AI] - 249. 2024 노벨 물리학상: 존 홉필드와 제프리 힌턴의 머신러닝 연구

249. 2024 노벨 물리학상: 존 홉필드와 제프리 힌턴의 머신러닝 연구

2024.10.15 - [AI] - 253. 2024 노벨 화학상: 단백질 설계와 AI의 융합으로 이룬 혁신

253. 2024 노벨 화학상: 단백질 설계와 AI의 융합으로 이룬 혁신

2024.10.08 - [AI] - 248. 국정감사에서 ChatGPT 활용 논란: AI의 가능성과 보안 우려

248. 국정감사에서 ChatGPT 활용 논란: AI의 가능성과 보안 우려

---

읽어주셔서 감사합니다

공감은 힘이 됩니다

 

:)