'20년 세계 파운드리 매출, 전년 대비 23.8% 증가
반도체 장비 쟁탈전, 12/8인치 모두 치열해질 것
삼성 5nm 캐파, '21년 4Q에 TSMC 80% 도달


원격 교육 및 근무 활성화, 본격적인 5G 상용화에 따른 고성능 휴대폰 및 인프라 수요 증가 등에 파운드리 시장이 호황을 누리고 있다.

대만의 시장조사업체 트렌드포스(TrendForce)는 18일, 올해 전 세계 파운드리 매출이 전년 대비 23.8% 증가할 것이라 예상했다. 이는 10년 만에 가장 높은 증가치다.

트렌드포스는 현재의 반도체 수요가 2021년 상반기까지 지속될 것으로 전망했다. TSMC와 삼성전자의 10nm 이하 반도체 생산 능력(CAPA; 캐파)은 추가 주문을 받을 수 없을 정도다.

2021년에는 4nm, 2022년에는 3nm 공정이 가동될 것으로 예측되는 가운데 기존 공정 대비 더욱 미세한 노광 공정을 가능케 하는 ASML의 극자외선(Extreme Ultra Violet; EUV) 장비를 확보하기 위한 업계의 경쟁도 치열하다.

첨단 미세공정의 적용이 빠르게 이루어지는 12인치 웨이퍼 기반 팹만큼 8인치 웨이퍼 기반 팹의 캐파도 포화 상태에 이르렀다. 5G 상용화로 스마트폰, 기지국에 사용되는 PMIC 수요가 크게 늘며 폭증한 것이다. PMIC, LDDI 등의 반도체는 8인치 팹이 오히려 비용 효율적이다.

8인치 웨이퍼 기반 반도체 장비는 생산하고 공급하는 업체가 거의 없어 2019년 하반기부터 가격이 급등하는 추세다. 따라서 8인치 팹의 캐파 부족은 단기적으로 완화되지 않을 것이라 트렌드포스는 분석했다.

◇ 굳히려는 TSMC, 혼자서만 쫓아가는 삼성전자

현재 TSMC 5nm 공정은 화웨이의 자회사인 하이실리콘이 미국의 제재로 발주를 넣을 수 없게 되면서 애플만이 활용하고 있다. 애플이 CPU와 FPGA 발주를 넣고 있으나 하이실리콘의 빈자리를 메꿀 수는 없어 올해 캐파는 85~90%에 머무를 것으로 예측된다. 반면, 2021년부터 TSMC 5nm 공정 수요는 지속 증가할 전망이다.

먼저 애플 A15 바이오닉 SoC, AMD 젠 4 CPU의 시험 생산이 시작되며, 2021년 말부터 2022년까지 미디어텍, 엔비디아, 퀄컴 등이 대량의 4/5nm 주문을 넣을 것으로 관측된다. 또한, 애플이 5nm 공정을 개선한 4nm 공정으로 A16 바이오닉 SoC를 생산할 가능성이 커 TSMC가 5nm 캐파를 추가로 확장할 가능성이 크다.

삼성전자 역시 2021년, 엔비디아의 호퍼 아키텍처 기반 지포스 GPU, 퀄컴의 스냅드래곤 885 및 자사의 엑시노스 플래그십 발주에 대비해 5nm 캐파를 늘릴 계획이다. 이에 따라 삼성전자의 5nm 캐파는 TSMC 5nm 캐파 대비 80%에 이를 전망이다. 다른 파운드리인 臺 UMC, 美 글로벌파운드리, 中 SMIC는 아예 7nm 이하 공정을 갖추지 못했다.

트렌드포스는 향후 퀄컴이 스냅드래곤 895 SoC 생산에 TSMC 4nm 공정을 채택할 가능성이 크고, 인텔이 자사 CPU의 생산을 TSMC에 맡기면서 삼성전자는 엔비디아와 자사만이 5nm 공정 고객으로 남아 있을 가능성이 있다고 분석했다. 올해 3분기 기준으로 TSMC의 전 세계 파운드리 시장 점유율은 53.9%이며, 삼성전자는 17.4%다.