[딜사이트 김민기 기자] 삼성전자 파운드리 사업부가 저조한 수율과 낮은 품질로 인해 고객사 확보에 어려움을 겪으면서 하반기 실적 반등에 적신호가 켜졌다. 삼성전자 내부에서도 모바일 애플리케이션 프로세서(AP)와 이미지센서 등 핵심 사업을 파운드리 사업부에 맡기지 않을 것이라는 전망이 나오고 있어 위기감이 커지고 있다. 

파운드리 사업부는 아직까지 3나노미터(nm) 등 최선단 공정에서 수율이 잡히지 않으면서 대형 고객사를 확보하지 못하고 있다. 이런 상황에서 삼성전자마저 파운드리 사업부를 이용하지 않으면 하반기에도 조단위 적자를 벗어나지 못할 것이라는 관측이다. 

11일 업계에 따르면 삼성전자 MX(모바일경험) 사업부는 차기 플래그십 스마트폰인 갤럭시S25 시리즈에 자체 설계 칩 '엑시노스2500'을 전면 사용하지 않기로 결정했다. 대신 미국 퀄컴사의 '스냅드래곤8 Gen4'를 탑재한다는 계획이다. 이번에도 2023년때와 마찬가지로 수율과 품질이 문제가 된 것으로 알려졌다. 삼성전자의 게이트올어라운드(GAA) 기반 3나노미터(㎚) 2세대 공정 수율이 낮아 내년 초 출시하는 갤럭시S25 시리즈에 미적용키로 결정했다는 것이다. 

앞서 삼성전자는 2022년 갤럭시 S22 출시 당시 탑재한 '엑시노스 2200'에서 성능 저하, 발열 등 논란을 겪었다. 특히 고사양 게임을 실행할 때 GOS(게임 최적화 서비스) 기능이 작동하는 게 문제가 됐다. 이에 삼성전자는 갤럭시 S23에 퀄컴의 모바일 AP를 전량 채용키로 했다. 이후 엑시노스2400가 안정되면서 갤럭시 S24 일부제품에 탑재가 이뤄졌다. 

엑시노스 2300도 갤럭시23 FE 모델에 적용되면서 파운드리 사업부도 숨통이 조금 트였다. 이후 업계에서는 갤럭시 S25에서 엑시노스 2500이 전량 탑재되면 파운드리 사업부의 실적도 반등될 것이라는 기대감이 컸다. 하지만 결국 3나노 2세대 공정 수율 문제로 또 다시 퀄컴칩이 전량 탑재되기로 하면서 실적에 치명타를 입게 된 상황이다.

파운드리 사업부의 수율문제는 올초부터 불거졌다. 삼성전자는 당초 올해 8월 출시 예정이었던 갤럭시워치7에 3나노 공정으로 생산한 엑시노스2500을 우선 적용할 계획이었다. 엑시노스 2300의 실패를 만회하고 반년을 앞당겨 차세대 자체 개발 칩을 탑재해 시스템반도체 기술력은 물론, 파운드리 3나노 양산 경쟁력을 뽐낼 계획이었다. 하지만 시행초기부터 수율과 제품문제가 생기면서 계획이 틀어졌다. 수율 문제가 발생한지 9개월이 지났지만 여전히 문제 해결이 안되고 있는 상태다.

삼성전자는 올해 연말까지 최대한 수율을 높여 갤럭시 S24 때처럼 일부 제품이라도 엑시노스 2500을 탑재할 계획이다. 하지만 단기간 수율을 끌어올리긴 현실적으로 쉽지 않다는 것이 업계의 분석이다. MX사업부 입장에서도 최근 스마트폰 판매량이 줄고 있는 상황에서 리스크를 감수하고 엑시노스2500을 탑재했다가 과거 갤럭시 S22 때처럼 성능·발열 문제를 겪을 수 있어 고민이 클 수밖에 없다.

업계 한 관계자는 "엑시노스를 사용하지 않으면 퀄컴과의 가격 협상력에서 불리한 상황에 놓이기 되기 때문에 삼성전자 MX사업부에서는 어떻게든 엑시노스2500 탑재를 고려했을 것"이라면서 "하지만 도저히 수율과 발열 등으로 인해 초기부터 퀄컴과 경쟁이 불가능해 엑시노스를 염두조하 할 수 없었고 결국 비싼 가격을 주고 퀄컴칩을 쓸 수밖에 없는 상황"이라고 전했다.

문제는 엑시노스2500 뿐만 아니라 다른 제품마저 삼성전자 파운드리를 떠나고 있다는 점이다. 최근 삼성전자 시스템LSI사업부가 CMOS이미지센서(CIS)제조를 삼성파운드리에 맡기지 않고 자체 생산키로 했다. 파운드리 생산 시 CIS의 원가경쟁력이 떨어진다고 판단한 까닭이다.

이런 가운데 삼성전자가 6세대 고대역폭메모리(HBM4) 개발을 위해 경쟁사인 TSMC와 협력키로 했다는 이야기도 나온다. 당초 삼성전자는 HBM4부터는 3나노 파운드리 공정을 통해 HBM 제작부터 패키징까지 원스톱으로 진행할 예정이었다. 하지만 3나노 공정의 수율과 발열 문제가 이어지면서 결국 TSMC와 손을 잡을 수밖에 없는 상황이기 때문이다. 

HBM4는 기존처럼 메모리 생산라인에서 찍어내면 되는 것이 아니라 칩 밑단의 로직다이에 복잡한 파운드리 공정이 반드시 필요하다. 3나노 공정 수율이 안나와 4나노를 이용한다고 하면 또 다시 SK하이닉스와의 경쟁에서 뒤처지게 될 가능성이 크다. 이에 삼성전자 입장에서 더 이상 HBM 시장에서 SK하이닉스와의 격차가 벌어지지 않기 위해서는 자존심을 버리고 TSMC와 손을 잡아야 될 수도 있다. 다만 아직까지는 시간이 많이 남아있기 때문에 TSMC에 패키징을 실제 맡기지는 않을 것으로 비인다. 

주요 고객사인 삼성전자마저 파운드리 사업부를 떠난다면 실적에도 타격이 클 전망이다. 증권가에서는 올해도 시스템LSI와 파운드리 사업부에서 1조4000억~2조원대에 달하는 적자를 기록할 것으로 예상하고 있다. 삼성전자가 DS 사업부의 사업부별 매출을 별도로 공개하고 있지는 않다. 다만 업계에서는 삼성전자 비메모리 사업부가 지난해 2조원, 올해도 2조원 수준의 적자를 기록할 것이라는 예측이다.

실제 메리츠증권은 올해 비메모리 사업부에서 1분기 9000억원, 2분기 3000억원, 3분기 5000억원의 적자를 예상했다. 4분기 3000억원의 흑자를 전망했지만 연간 기준 1조4000억원의 적자가 날 것이라는 전망이다. 현대차증권 역시 올해 파운드리 사업부(시스템LSI 포함)에서 2조4000억원의 적자를 예상했다. 1분기 9880억원, 2분기 6400억원, 3분기 4870억원 4분기 2870억원의 적자를 전망했다.

앞선 관계자는 "올해 상반기까지 삼성전자의 3나노 공정 수율이 20% 수준에 그치고 있는 상황이었다"며 "수율이 잡히지 않는 상황에서 2나노 공정으로 전환을 하거나 4나노 공정을 이용해야되는데 이마저도 쉽지 않은 것으로 알려졌다"고 말했다.