3나노 월 12만~13만→21만장…2나노도 11만장으로 확대
TSMC 점유율 70%대 독주…삼성, 2나노 수주·美 증설로 추격
세계 최대 파운드리(半導体 위탁생산) 업체 TSMC가 3나노 생산능력을 1년 반 만에 약 70% 늘리고 2나노 라인도 확대한다. AI(AI) 가속기와 고성능컴퓨팅(HPC)용 칩 주문이 첨단공정으로 몰리면서 파운드리 경쟁은 미세공정 기술을 넘어 실제 물량을 얼마나 받아낼 수 있느냐는 생산능력 싸움으로 번지고 있다.
15일 대만 경제일보와 半導体 업계에 따르면 TSMC는 최근 공급망에 내년도 2·3나노 증산 목표를 공유한 것으로 알려졌다. 半導体에서 나노미터(㎚)는 공정의 미세화 수준을 나타내는 명칭으로, 일반적으로 숫자가 작을수록 더 많은 트랜지스터를 집적해 성능과 전력 효율을 높일 수 있다. 2·3나노는 AI 가속기와 고성능 모바일 칩 등에 쓰이는 최첨단 공정이다.
TSMC의 3나노 월 생산능력은 2025년 말 12만~13만장에서 올해 말 18만장, 2027년 중반 21만장까지 늘어날 전망이다. 1년 6개월 만에 약 70% 증가하는 규모다. 2나노도 올해 말 월 9만장에서 내년 중반 11만장으로 약 22% 늘어날 것으로 예상된다. 다만 이 수치는 TSMC의 공식 가이던스가 아닌 공급망을 통해 나온 전망이다.
AI 주문 장기화…대만 넘어 美·日로
TSMC가 대규모 증설에 나선 건 AI 주문이 단기간에 꺾이지 않을 것이란 판단에서다. 회사는 지난 7월 실적설명회에서 AI 수요가 여러 해에 걸쳐 이어질 구조적인 성장 흐름이라는 판단을 내놨다. 올해 자본지출도 600억~640억달러로 높였으며 이 가운데 70~80%를 첨단공정에 투입할 계획이다.
카운터포인트리서치에 따르면 올해 2분기 글로벌 순수 파운드리 시장은 AI 半導体 주문 증가와 생산능력 재배치 등의 영향으로 전년 동기 대비 29% 성장했다. TSMC는 2나노 양산과 3나노 생산 확대에 힘입어 2분기 연속 73%의 점유율을 기록했다.
TSMC는 대만에서 3나노 생산시설을 추가하고 기존 5나노 설비 일부를 전환하는 한편 미국 애리조나와 일본에도 첨단공정 생산기지를 넓히고 있다. 애리조나 제2공장은 3나노를 적용해 2027년 하반기 상업 생산에 들어갈 예정이다. 일본에도 3나노 생산라인을 구축할 계획이다.
공장만 늘린다고 AI 칩 공급이 따라오는 것은 아니다. 디지타임스는 15일 TSMC의 2·3나노와 CoWoS 생산능력이 3분기 말에도 빠듯한 상황이라고 전했다. 여러 칩을 하나로 연결하는 첨단 패키징에서 막히면 앞단에서 생산한 웨이퍼가 출하로 이어지기 어렵다. 경제일보가 전한 공급망 전망에 따르면 TSMC는 엔비디아 등 고객사 수요에 대응해 칩 온 웨이퍼 온 서브스트레이트(Chip on Wafer on Substrate·CoWoS) 생산능력을 올해 말 월 13만장에서 2028년 말 26만장까지 늘릴 계획이다. 미세공정과 후공정을 함께 키우는 이유다.
70%대 TSMC, 한 자릿수 삼성…2나노에서 다시 붙는다
TSMC의 증설 속도는 サムスン電子에도 부담이다. 시장조사업체마다 집계 기준에는 차이가 있지만 TSMC가 70%를 웃도는 점유율로 압도적인 1위를 차지하고 サムスン電子가 한 자릿수 점유율로 뒤를 쫓는 구도는 같다.
트렌드포스가 지난 9일 발표한 2분기 집계에서는 TSMC가 약 402억달러의 売上高과 72.5%의 점유율을 기록했다. サムスン電子는 32억6000만달러, 5.9%로 2위를 유지했다. 중국 SMIC가 5.4%까지 올라오면서 삼성과의 차이는 0.5%포인트로 좁혀졌다.
카운터포인트리서치 집계에서도 순위는 같았다. TSMC 73%, 삼성 7%, SMIC 5%로 삼성은 2위를 유지했지만 1위와의 격차는 컸다. 카운터포인트리서치는 삼성이 SF2(2나노) 수율 개선에 주력하고 있으며 SF4·SF5 수요와 상반기 웨이퍼 가격 인상이 売上高 성장을 뒷받침했다고 분석했다. 삼성도 2나노를 중심으로 수주와 생산능력을 함께 늘리고 있다. サムスン電子에 따르면 올해 2나노 수주 프로젝트는 지난해보다 2배 이상 증가할 전망이다. 미국 고객을 중심으로 첨단공정 주문이 늘면서 2나노 HPC 프로젝트도 확대되고 있다. 8나노 이하 첨단공정 라인은 높은 가동률을 보이고 있으며 하반기에는 2세대 2나노 공정을 적용한 모바일 칩 양산과 AI·HPC용 半導体 수주 확대에 나선다.
미국 텍사스 테일러 공장도 2나노 생산 거점으로 키운다. 현재 건설 중인 테일러 1공장은 수요에 맞춰 2나노 생산능력을 단계적으로 확대하고, 2공장은 올해 말 착공해 2030년 양산하는 일정이다. サムスン電子는 브로드컴과 2나노 이하 첨단공정 협력을 진행하고 있으며 업계에서는 테슬라와 Arm 등도 테일러 공장의 2나노 고객으로 거론된다. 차세대 1.4나노 공정에 대한 고객 문의도 늘면서 추가 생산시설 확보를 검토하고 있다.
AI 수요가 커지면서 파운드리 경쟁에서 생산능력의 중요성도 높아졌다. 더 미세한 공정을 개발하는 것에 그치지 않고 수율을 안정시키고 고객 주문을 소화할 생산라인과 첨단 패키징까지 갖춰야 실제 売上高로 이어진다.
TSMC는 AI 수요를 바탕으로 2·3나노와 CoWoS 투자를 동시에 늘리고 있다. 삼성도 2나노 수주 증가와 테일러 증설을 발판으로 첨단공정 비중을 높이고 있다. 아직 시장점유율 격차는 크지만 AI가 늘린 첨단공정 수요를 놓고 양사의 투자는 다시 빨라지고 있다.
