삼성전자, Google TPU 2nm·HBM 협력 확대에 AI 반도체 공급망 재편 기대

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Andreas Kristo

1시간 전

삼성전자, Google TPU 2nm·HBM 협력 확대에 AI 반도체 공급망 재편 기대 — AI 반도체 공급망 재편

AI 칩 수요 급증으로 TSMC의 선단 공정 생산능력이 빠듯해지면서 글로벌 빅테크가 공급망 다변화에 속도를 내고 있다. 이런 흐름 속에서 Google은 10세대 TPU의 핵심 부품 생산에 삼성전자를 검토하며 2nm 파운드리와 차세대 HBM 조달까지 아우르는 협력 기반을 넓히고 있다.

하이라이트

Google은 2028년 예정 10세대 TPU 'Ice Fish' 프로젝트에서 삼성전자 2nm 로직 다이와 TSMC 1.4nm 연산 칩을 이원화하는 방안을 검토 중이다.
TSMC 파운드리 점유율은 1분기 73%로 삼성전자 7% 대비 우위지만, TSMC의 3nm 이하 공정 병목으로 빅테크가 멀티 파운드리 전략을 강화하고 있다.
한국투자증권은 삼성전자 비메모리 사업이 2024년 4분기 1,540억원 영업이익으로 턴어라운드하고, 2027년 4분기엔 7,310억원에 이를 것으로 전망한다.

10세대 TPU 부품 협력 구상

서울경제 보도에 따르면 Google은 2028년 양산을 목표로 하는 10세대 TPU, 코드명 Ice Fish, 프로젝트에서 메모리 입출력 다이인 I/O Die 생산 파트너로 삼성전자를 검토하고 있다. 핵심 연산 칩은 TSMC의 1.4nm 공정에 맡기고, HBM 연결을 담당하는 I/O Die는 삼성전자의 2nm 공정을 활용하는 이원화 구성이 거론된다.

I/O Die는 연산 유닛과 HBM 사이에서 데이터 흐름 정체를 줄이는 핵심 연결 부품으로, 메모리 업계에서는 베이스 다이 또는 로직 다이로도 불린다. 이번 논의가 현실화하면 TSMC가 사실상 장악해온 로직 다이 영역에 삼성전자가 진입하는 의미를 갖게 된다.

삼성전자는 6세대 HBM, HBM4 개발 과정에서 System LSI가 설계하고 파운드리가 4nm 공정으로 생산하는 방식으로 자체 로직 다이 기술을 축적해왔다. 이에 따라 그룹 내부 생태계에 머물던 기술력이 Google의 핵심 AI 가속기 공급망으로 확장될 가능성이 커지고 있다.

TSMC 병목과 삼성전자 수익성 영향

시장조사업체 Counterpoint Research에 따르면 올해 1분기 글로벌 첨단 파운드리 시장에서 TSMC 점유율은 73%로, 삼성전자 7%를 크게 앞선다. 그러나 Nvidia, Apple 등 주요 고객이 3nm 이하 선단 공정을 선점하면서 TSMC의 생산 병목이 심해졌고, 웨이저자 TSMC 회장도 이달 9일 주주총회에서 수요 대응에 한계가 있다고 밝힌 바 있다.

이런 환경에서 자체 반도체 설계 역량을 가진 빅테크는 안정적 공급망 확보를 위해 멀티 파운드리 전략을 채택하고 있다. Apple의 Intel 위탁 생산 예비 합의 사례에 이어 삼성전자는 Tesla 차세대 자율주행 칩, Nvidia의 언어처리장치 LPU Grok3 관련 수주를 확보하며 글로벌 고객 기반을 넓히고 있다.

업계에서는 Google의 이번 검토가 AI 가속기 성능을 좌우하는 HBM의 안정적 선확보 전략과도 맞닿아 있다고 본다. Google은 지난해 TPU에 쓰인 HBM 물량의 60% 이상을 삼성전자에서 공급받았고, 2021년부터 2024년까지 Pixel용 Tensor 칩을 함께 생산한 이력도 있어, I/O Die 물량 배분이 향후 차세대 HBM 협상에서 우선권을 높이는 카드가 될 수 있다는 해석이 나온다.

삼성전자로서는 파운드리 미세공정, HBM, 첨단 패키징을 묶는 IDM 일괄 해법의 경쟁력을 입증할 기회가 된다. 한국투자증권은 삼성전자 비메모리 사업이 올해 2분기 3880억원, 3분기 790억원 적자를 거친 뒤 4분기 1540억원 영업이익으로 흑자 전환하고, 2027년 4분기에는 분기 영업이익 7310억원으로 회복 국면에 들어설 것으로 전망한다.

우리의 이전 기사에서는 노무라증권이 AI 확산으로 HBM·DRAM·NAND 등 메모리 수요가 향후 수년간 급증하며 반도체 업황의 장기 상승(슈퍼사이클) 국면이 시작될 수 있다고 본 배경을 정리했습니다. 아울러 이러한 반도체 강세가 전력 인프라, 방산, 자동차 등으로 수혜가 확산될 가능성과 함께, 한국의 MSCI 선진시장 지수 워치리스트 편입 기대 및 환율 전망도 함께 다뤘습니다.

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