삼성 파운드리, 구글 차세대 AI칩 수주하나

테슬라 이어 빅테크 칩 추가 생산 추진

최첨단 2㎚ 공정 입지 다져

HBM부터 패키징 서비스까지

'턴키 솔루션' 전략 적극 활용

삼성전자가 구글의 차세대 인공지능(AI) 칩 생산을 맡을 것으로 전망된다. 테슬라에 이어 구글까지 고객사로 잡으면서 최첨단 2나노미터(㎚·1㎚=10억분의 1m) 공정에서 파운드리(반도체 수탁생산) 사업 입지를 다질 것으로 회사 측은 기대하고 있다. 인공지능(AI) 반도체 자립화로 '탈(脫)엔비디아'를 노리는 구글 역시 세계 파운드리 1위 기업인 TSMC 의존도를 줄이기 위해 삼성전자와 적극적으로 협업을 추진할 것으로 예상된다.

'입출력 칩' 수주 추진

12일 업계에 따르면 삼성전자 파운드리 사업부는 구글이 2028년 양산을 목표로 하는 10세대 텐서처리장치(TPU) '아이스피시'의 핵심 부품을 생산할 가능성이 높은 것으로 알려졌다. 삼성전자 파운드리 사업부가 맡을 것으로 예상되는 부품은 입출력(I/O) 칩이다. 주 연산장치와 바로 옆에 장착되는 고대역폭메모리(HBM)를 연결하는 부품이다. 방대한 양의 데이터가 흐르는 AI 반도체 특성상 각각의 반도체 칩을 연결하는 I/O 칩의 기능이 중요해지고 있다.

구글도 삼성전자 파운드리 사업부와의 협업에 긍정적인 것으로 전해졌다. 구글은 메인 프로세서를 대만 TSMC의 1.4㎚ 공정을 통해 생산하고, 삼성전자에는 I/O 칩을 맡기는 방안을 추진 중이다. 삼성전자 측은 구글과의 TPU 협력 방안과 관련해 "고객사와의 협업 여부는 확인해줄 수 없다"고 답했다.

삼성전자가 구글의 TPU 양산 프로젝트에 적극적으로 뛰어든 이유는 파운드리 시장에서 입지를 강화하기 위해서다. 삼성전자는 세계 파운드리 시장에서 TSMC에 이어 2위를 차지하고 있다. 하지만 점유율은 7% 수준에 불과해 약 70%를 확보한 1위 TSMC와의 격차가 60%포인트 이상 벌어졌다. 게다가 미국 인텔, 중국 SMIC가 삼성전자 점유율을 빼앗기 위해 호시탐탐 기회를 엿보고 있다. 업계 관계자는 "구글 같은 빅테크를 고객사로 확보해 양산 경쟁력을 증명해야 지속적인 성장이 가능하다"고 설명했다.

구글도 파운드리 다변화 전략을 추진 중이다. 최근 TSMC는 AI 반도체 1위인 엔비디아는 물론 글로벌 AI 업체의 자체 칩 주문 생산 요구가 몰리면서 초유의 공급 부족 현상에 직면했다. 공정 서비스 비용도 올리고 있다. 이원화 전략을 통해 가격 경쟁력을 확보하고 생산 위험 요인을 줄이는 것이 과제로 떠올랐다. 구글이 삼성전자 파운드리 사업부는 물론 인텔과 계약을 타진한 것도 이 같은 배경에서다.

빅테크 물량 수주 속도

삼성전자는 이번에 구글에서 일감을 따낸 뒤 또 다른 빅테크 칩 수주에 박차를 가할 것으로 예상된다. 구글은 삼성전자가 차별화하고 있는 '턴키 솔루션' 전략을 적극적으로 활용할 것으로 보인다. HBM→전(前)공정→패키징 서비스까지 연결되는 솔루션을 통해 생산 시간과 비용이 감소할 것으로 기대하고 있다는 분석이 나온다.

최근 삼성전자 파운드리 사업부와 빅테크 간 협업은 눈에 띄게 늘었다. 삼성전자는 지난해 테슬라에서 165억달러(약 25조원) 규모의 차세대 AI6칩 생산 계약을 따냈다. 이 물량에 대응하기 위해 미국 텍사스주 테일러에 최첨단 공정 반도체 생산시설을 구축하고 있다.

엔비디아 플랫폼에 적용될 그록의 언어처리장치(LPU) 생산을 맡는 등 연이어 대형 계약도 수주하고 있다. 삼성전자 반도체 사업을 총괄하는 전영현 디바이스솔루션(DS) 부문장(부회장)은 지난 8일 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)를 만난 직후 "엔비디아와 자율주행 칩 및 LPU 분야에서 협업 중"이라며 "그다음 세대 협력까지 논의하고 있다"고 말했다.

강해령 기자 hr.kang@hankyung.com