[뉴스스페이스=김정영 기자] AI 인프라 투자 열풍과 TSMC의 첨단 공정 포화 속에서 삼성전자 파운드리가 AMD, 구글, BYD, 테슬라 등 글로벌 빅테크의 ‘플랜B’를 넘어 ‘투톱’ 제조 허브로 부상하고 있다는 분석이 제기되고 있다.

AI 가속기와 초고성능 컴퓨팅(HPC) 수요가 폭발하는 가운데, 2나노 게이트올어라운드(GAA) 공정과 미국 텍사스 테일러 팹을 앞세운 삼성의 반격이 수익성 턴어라운드의 촉매로 작동하고 있다는 평가다.

TSMC 포화가 부른 ‘빅테크 탈TSMC’ 움직임

니케이 아시아는 6월 16일 AMD, BYD, 구글, 테슬라, 엔비디아 등 주요 고객사가 첨단 로직 칩 생산처로 삼성 파운드리와 협의를 진행 중이라고 전했다. 이는 AI 가속기 수요 급증으로 TSMC 3나노 등 첨단 라인 가동률이 사실상 포화에 근접한 상황에서 공급망 리스크를 분산하려는 전략적 움직임으로 해석된다. 업계 추정에 따르면 2025년 2분기 기준 파운드리 시장 점유율은 TSMC 70.2%, 삼성전자 7.3% 수준으로 격차가 크지만, 삼성은 2025년 50% 아래였던 파운드리 가동률을 2026년 2월 80% 수준까지 끌어올린 것으로 알려졌다.

AMD·구글·BYD·테슬라 ‘차세대 칩’ 카드 삼성에 맡긴다

AMD는 2028년부터 일부 중앙처리장치(CPU)를 삼성에 위탁 생산하는 방안을 논의 중인 것으로 전해졌다. 업계에서는 삼성 2세대 2나노 공정(SF2P)을 기반으로 하는 샘플 테스트가 진행 중이며, 대상 칩이 차세대 서버용 CPU ‘EPYC Venice’일 가능성이 높다고 보고 있다. 구글 역시 10세대 텐서 프로세싱 유닛(TPU)을 겨냥해 2나노 메모리 I/O 다이 생산을 삼성에 맡기는 방안을 타진 중이며, 양산 시점은 2028년 전후가 거론된다. 중국 전기차 업체 BYD는 4나노 기반의 자율주행용 쉬안지(Xuanji) A3 시리즈와 향후 2나노 GAA 공정 적용을 놓고 삼성과 협의를 진행하고 있다.

테슬라는 한걸음 더 나아가 차세대 자율주행·AI 칩 ‘AI6’를 삼성 텍사스 테일러 팹에서 양산하기로 결정했다. 현지 보도와 분석에 따르면 이 계약 규모는 약 165억 달러(약 24조원)에 달하며, 삼성 파운드리 체질 개선과 미국 내 첨단 제조 입지 강화의 상징적 딜로 평가된다. 언어 처리 장치(LPU)를 개발하는 그록(Groq)도 최신 LPU를 삼성에서 생산 중이며, 차세대 제품까지 확대 위탁하는 방안을 검토하고 있는 것으로 알려졌다.

‘적자 사업’에서 흑자 엔진으로…수익성 턴어라운드 가속

삼성 파운드리는 2022년 이후 수조원대 적자로 ‘삼성 반도체의 아픈 손가락’으로 불려왔지만, 테슬라 AI6 단독 수주와 AMD·구글·BYD 등 대형 고객사 러브콜이 본격화되면서 수익성 회복 속도가 빨라지고 있다. 한국 증권가와 해외 리포트에선 파운드리가 당초 회사 자체 목표였던 2027년보다 앞선 2026년 3분기 내 흑자 전환에 도달할 수 있다는 관측을 내놓고 있다.

삼성전자 전체 실적 전망도 우상향 곡선을 그리고 있다. 국내 증권사들은 2026년 삼성전자 영업이익을 60조~100조원 이상으로 제시하고 있으며, 일부 리포트는 반도체(메모리+파운드리) 부문에서만 100조원 중반대 영업이익을 기대하고 있다. 특히 6세대 고대역폭 메모리(HBM4)와 2나노 GAA 공정, 첨단 패키징(i-Cube, X-Cube 등)이 결합된 AI용 턴키 솔루션이 실적 레버리지의 핵심 축으로 꼽힌다.

테일러 팹, ‘미국 유일 첨단 라인’ 카드

약 370억 달러(약 50조원) 이상이 투입된 텍사스주 테일러 팹은 테슬라 AI6를 시작으로 미국 내 유일한 최첨단 GAA 공정 기반 제조 허브로 자리잡는다는 청사진을 그리고 있다. 미국 빅테크 입장에서는 지정학적 리스크와 대중(對中) 규제, 미 정부의 보조금·세제 인센티브까지 고려할 때 ‘미국 땅 위에 있는 2나노 파운드리’의 전략적 가치는 TSMC와의 가격·수율 격차를 일정 부분 상쇄하는 요인으로 작용한다.

업계 분석에 따르면 삼성의 2나노 공정(SF2)은 수율이 50%대에서 60%대로 진입했으며, 2세대 공정인 SF2P는 내부 테스트 기준 70%에 육박하는 것으로 전해진다. 아직 80% 이상으로 추정되는 TSMC 2나노 수율에는 못 미치지만, AI 특화 고객사 유치와 함께 ‘실전 검증’ 국면에 진입했다는 평가가 나온다.

AI 시대, ‘메모리+파운드리+패키징’ 원스톱 전략의 시험대

결국 삼성 파운드리가 쥔 승부수는 AI 시대의 필수 요소인 메모리(HBM)·로직(2나노 GAA)·첨단 패키징을 하나의 공급망으로 묶어 제공하는 ‘원스톱 턴키’ 전략이다. 엔비디아와 AMD, 그리고 그 뒤를 잇는 그록·BYD·테슬라·구글의 선택은 단순한 공급처 다변화를 넘어 ‘TSMC 독점 구조’ 균열과 AI 반도체 공급망 재편의 신호탄에 가깝다.

다만 2나노 수율과 장기 고객 유지, 가격 경쟁력이라는 세 가지 과제를 풀지 못한다면, 지금의 ‘관심과 기대’가 실제 점유율 도약으로 이어지지 못할 가능성도 여전히 상존한다.