삼성전자, 4나노 공정 수율 80% 돌파…TSMC 추격
삼성전자가 4나노 공정을 이용한 반도체 생산에서 80%의 수율을 달성했다고 발표했다. 이를 통해 시장 선두주자인 TSMC를 따라잡을 수 있게 되었다. 이 돌파구는 AI 칩 개발사 그록(Groq, 엔비디아 고객사), IBM, 바이두 등 주요 고객을 유치하는 데 도움이 되었으며, 반도체 사업부의 수익성 확보에도 길을 열었다.
서론: 80%의 분수령
반도체 업계에서 수율은 단순한 기술적 지표가 아니라, 파운드리의 생존을 결정짓는 상업적 생명선이다. 80%는 첨단 공정이 '시험 생산' 단계에서 '성숙한 양산' 단계로 넘어가는 기준점으로 널리 인정받는다. 이 기준 아래에서는 비용이 높고 공급이 불안정하며, 고객은 해당 공급업체를 단순한 백업으로만 여긴다. 반면, 이 기준을 넘으면 공정이 안정적이고 경제적이며 신뢰할 수 있게 되어 시장 선두주자와 정면 승부를 겨룰 자격을 갖춘다.
2026년 4월 말, 삼성전자 파운드리 사업부는 놀라운 보고서를 발표했다. 4나노 핀펫(FinFET) 공정 수율이 공식적으로 80%를 넘어선 것이다. 이는 삼성 자체 기술 개발의 이정표일 뿐만 아니라, 글로벌 반도체 파운드리 시장이 '단극 체제'에서 '양강 구도'로 전환되고 있음을 알리는 핵심 신호다. AI 칩 수요가 급증하고 공급망 보안이 점점 더 중요해지는 시점에서, 이 돌파구의 영향은 삼성만의 문제가 아니다.
1. 사건 개요: 추격자에서 도전자까지 10년의 오르막
삼성의 4나노 공정 돌파는 하루아침에 이루어지지 않았다. 그 궤적을 되돌아보면, 그 길은 우여곡절로 가득했다.
이미 2023년 11월, 삼성은 4나노 공정 양산을 시작했다. 그러나 초기 수율은 기대에 훨씬 못 미쳐 최고 수준의 고객을 유치할 수준에 크게 미치지 못했다. 당시 삼성의 글로벌 파운드리 시장 점유율은 TSMC와의 격차를 계속 벌리고 있었고, 많은 잠재 고객들은 삼성의 첨단 공정 안정성에 대해 신중한 입장을 유지했다.
전환점은 2025년 하반기에 찾아왔다. 삼성은 자체 4나노 공정을 HBM4 고대역폭 메모리의 로직 베이스 다이 생산에 성공적으로 적용하여 자체 메모리 사업부에 공급했다. 이 내부 검증은 4나노 라인에 안정적인 테스트 웨이퍼 공급원을 제공했을 뿐만 아니라, 실제 생산 과정에서 중요한 데이터를 축적하고 공정 흐름을 최적화했다. 2026년 1분기까지 삼성 파운드리의 가동률은 80%대까지 올라 1년 만에 최고치를 기록했다.
2026년 4월 말, 한국의 《서울경제》가 삼성의 4나노 수율이 공식적으로 80% 장벽을 돌파했다고 처음 보도했다. 이후 여러 매체와 업계 분석가들이 이 소식을 확인하며 추가 세부 사항을 전했다: 그록, IBM, 바이두, 암바렐라 등 기술 기업들이 삼성에 4나노 칩을 주문했다. 한편, 트렌드포스는 삼성의 4나노 라인이 풀 가동 중이라고 보도했다. 이는 공정이 기술적으로 성숙했을 뿐만 아니라 시장에서도 인정을 받고 있음을 의미한다.
2. 기술과 비즈니스의 이중 돌파: 수율 개선의 의미
2.1 경제성: 적자 위기에서 수익 엔진으로
수율 개선은 직접적인 경제적 이익으로 이어진다. 반도체 제조에서 수율이 1%포인트 상승할 때마다 동일한 웨이퍼에서 더 많은 양품 칩을 얻을 수 있어 단위 비용이 크게 절감된다. 삼성의 경우, 80% 수율은 4나노 공정이 가격과 공급 측면에서 TSMC와 경쟁할 수 있게 해준다.
시장 조사 기관 트렌드포스에 따르면, 4나노 수율 개선과 풀 가동 덕분에 삼성 파운드리 사업부는 2026년 4분기에 흑자 전환할 것으로 예상된다. 삼성의 비메모리 반도체 사업(파운드리 및 시스템LSI 포함)이 최근 몇 년간 수조 원의 영업 손실을 기록해온 점을 고려하면, 이 전환점은 매우 중요하다.
2.2 기술적 우위: AI 시대의 컴퓨팅과 메모리 간 시너지
삼성의 4나노 수율 돌파가 지니는 또 다른 전략적 의미는 회사의 메모리 사업과의 깊은 시너지에 있다. 현재 HBM4 고대역폭 메모리는 AI 가속기의 핵심 부품이 되었으며, HBM4의 로직 베이스 다이는 4나노 공정으로 제조된다.
이는 삼성이 '첨단 로직 파운드리'와 '첨단 메모리 제조'를 모두 수행할 수 있는 유일한 통합 반도체 기업임을 의미한다. AI 칩이 점점 더 높은 컴퓨팅 성능과 대역폭을 요구함에 따라, 이러한 '두 바퀴 굴리기' 시너지는 순수 파운드리인 TSMC와 차별화되는 독특한 경쟁 우위가 되고 있다. 한 업계 관찰자가 지적했듯이: "이는 단순한 추격이 아니라, 다른 게임을 하는 것이다."
3. 시장 재편: TSMC의 '유일한 선택지' 지위 흔들려
오랫동안 글로벌 첨단 공정 파운드리 시장은 '단극 구조'를 특징으로 해왔다. TSMC는 7나노 이하 노드에서 80% 이상의 시장 점유율을 차지하며 많은 기술 대기업들의 사실상 의존성을 만들어냈다. 이러한 의존성은 공급망이 원활하게 작동할 때는 관리 가능했지만, 지정학적 리스크가 증가하고 생산 능력 부족이 빈번해지면서 시스템적 리스크로 변했다.
삼성의 4나노 수율 돌파는 이러한 고객들에게 최초의 진정한 '세컨드 소스'를 제공한다. 엔비디아의 지원을 받는 AI 칩 스타트업 그록은 가장 먼저 삼성으로 전환하여 자사의 언어 처리 장치(LPU) 생산 전체를 4나노 라인에 맡겼다. IBM, 바이두 등도 뒤를 따랐다. 이는 단순한 비즈니스 결정이 아니라 공급망 다각화 전략의 구체적인 실행이다.
주목할 점은 TSMC가 여전히 2나노 공정에서 확실한 우위를 점하고 있지만(수율이 약 90%로 알려진 반면, 삼성은 60% 미만), 4나노는 주류 AI 추론 칩, 모바일 프로세서, 자동차 칩에서 비용 효율성이 가장 좋은 지점이라는 것이다. 이 노드에서 확고한 입지를 구축함으로써 삼성은 기술 스펙트럼에서 가장 상업적으로 가치 있는 부분을 차지했다.
삼성의 도전에 대응하여 TSMC도 반응했다. 트렌드포스에 따르면, TSMC는 5/4나노 이하 노드의 파운드리 가격을 인상했으며, 2026년 주문 가시성이 2027년까지 연장되었다. 이는 TSMC가 삼성의 도전을 가볍게 여기지 않고 있으며, 가격 협상력을 활용해 주문을 확보하고 고객 관계를 강화하고 있음을 시사한다.
4. 공급망 파급 효과: 파운드리에서 최종 제품까지
4.1 AI 칩의 비용 및 공급 안정성 개선
AI 칩 설계 기업들에게 삼성의 4나노 수율 개선은 두 가지 직접적인 이점을 가져온다: 단일 파운드리에 대한 의존도를 낮추는 다각화된 생산 능력 공급, 그리고 경쟁적인 가격 압박으로 인해 첨단 공정 파운드리 비용의 지속적인 상승을 억제할 수 있다는 점이다. 이는 AI 산업 전반의 하드웨어 비용 관리에 실질적인 긍정적 요인이다.
4.2 스마트폰 및 고성능 컴퓨팅에 혜택
4나노 공정은 플래그십 모바일 프로세서와 고성능 컴퓨팅 칩에 널리 사용된다. 이 노드에서 안정적인 생산 능력이 확보됨에 따라 관련 최종 제품의 칩 공급이 더 풍부해져 최근 몇 년간 간헐적으로 발생했던 칩 부족 현상이 완화될 수 있다.
4.3 HBM4 생태계 성숙 가속화
삼성은 자체 4나노 공정으로 HBM4 베이스 다이를 생산함으로써 메모리 사업부와 파운드리 사업부 간의 효율적인 내부 시너지를 창출했다. 엔비디아, AMD 등 주요 HBM 고객에게 이는 더 안정적인 공급 보장과 더 빠른 제품 개발 주기를 의미한다.
5. 향후 전망: 2나노가 다음 핵심 전장
80% 수율 장벽 돌파는 결승선이 아니라 새로운 경쟁의 출발점이다.
5.1 단기: 수익성 검증 기간 (2026년 하반기)
시장은 일반적으로 삼성 파운드리 사업부가 2026년 하반기에 첫 분기 흑자를 달성할 것으로 예상한다. 이 기대가 실현될지는 4나노 라인의 지속적인 풀 가동과 신규 주문 확보에 달려 있다. 성공한다면, 삼성이 더 첨단 공정에 투자할 수 있는 귀중한 현금 흐름을 제공할 것이다.
5.2 중기: 고객 포트폴리오 확장 (2027-2028)
기존 고객 외에도 삼성은 테슬라와 22조 원(약 150억 달러) 규모의 AI 칩 공급 계약을 체결했다고 공개했으며, 2027년부터 테슬라의 AI5 자율주행 칩을 생산할 예정이다. 또한 삼성이 애플에 CMOS 이미지 센서를 공급할 것이라는 보도도 있다. 이러한 최고 수준의 고객 추가는 삼성의 파운드리 서비스 역량에 대한 리트머스 시험이 될 것이다.
5.3 장기: 2나노 결전
진정한 게임 체인저는 2나노에 있다. 현재 TSMC는 이 노드에서 확실한 기술적 우위를 유지하고 있다(수율 약 90% 대 삼성 약 60%). 삼성이 2나노 시대에 격차를 좁히지 못한다면, 4나노에서의 성과는 진정한 시장 파괴로 이어지기 어려울 것이다. 반대로, 삼성이 4나노 경험을 재현하여 2나노 수율에서 돌파구를 마련한다면, 글로벌 파운드리 시장은 진정한 '양강 시대'에 접어들 수 있다.
결론: 단순한 기술적 승리를 넘어
삼성의 4나노 수율 80% 돌파는 표면적으로는 기술적 지표 충족으로 보일 수 있지만, 더 깊은 변화를 반영한다: 글로벌 반도체 공급망이 '효율성 우선'에서 '안전과 효율성의 균형'으로 이동하고 있다는 점이다. 고객들은 더 이상 '최고의 기술'만으로 만족하지 않으며, '충분히 좋고 충분히 다양한 공급'을 점점 더 중요시한다.
이것이 삼성 돌파구의 가장 큰 의미다. 삼성은 TSMC를 추월했다고 주장하지 않지만, 이제 '충분히 좋은' 신뢰할 수 있는 두 번째 선택지가 되었음을 증명했다. 이러한 의미에서 80% 수율은 기술적 이정표일 뿐만 아니라, 글로벌 반도체 산업이 더 균형 잡히고 탄력적인 구조로 나아가는 상징적 노드다. 그리고 이 경쟁의 다음 막은 이미 2나노 트랙에서 조용히 시작되었다.
— Editorial Team
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