[딜사이트 이세연 기자] 삼성전자가 조만간 테슬라 AI5 칩의 시범 생산에 들어간다. AI5·AI6 칩 위탁생산은 단기적으로는 적자 수주지만, 일론 머스크 테슬라 CEO가 삼성전자 실무진급 회의에 관여할 정도로 관심도가 높아 협력 확대에 따른 수익 증대가 기대된다는 평가다.

앞서 삼성전자는 지난해 7월 테슬라로부터 165억달러(한화 약 24조원) 규모의 AI6 칩 위탁생산 계약을 따낸 사실이 알려졌다. 계약 기간은 오는 2033년까지다. 여기에 TSMC가 전량 생산할 것으로 예상됐던 AI5 칩 역시 삼성전자가 일부 물량을 나눠 갖게 됐다. TSMC의 생산 여력 한계와 낮은 가격 경쟁력으로 삼성전자에게도 기회가 온 것이다. 삼성전자는 AI5·AI6 칩을 최첨단 2나노급 공정으로 만든다.

업계에 따르면 삼성전자는 이르면 이달 테슬라 AI5 칩 시범 생산을 위한 웨이퍼 투입을 시작한다. 삼성전자의 미국 테일러 파운드리 팹은 올해 하반기 가동이 예상됐으나, 테슬라가 최근 AI5 칩 설계를 모두 마치면서 일정이 앞당겨지게 됐다. 첫 웨이퍼 투입 이후 완성품이 나오기까지 3~4개월이 소요되는 점을 감안하면, AI5 칩은 이르면 올해 상반기 중 초기 샘플이 확보될 예정이다. 본격적인 대량 생산은 2027년으로 예상된다.

테슬라는 삼성전자와의 AI 칩 개발 및 생산 준비 과정에 상당한 공을 들이고 있다. 특히 일론 머스크 테슬라 CEO가 주요 진행 상황을 직접 챙기며 프로젝트를 주도하는 것으로 전해진다.

반도체 업계 한 관계자는 "일론 머스크 테슬라 CEO는 삼성전자와의 협력에 많은 관심을 기울이고 있다. 삼성전자 파운드리 사업부의 (AI5·AI6 칩 작업 관련) 실무진급 테크 회의까지 본인이 직접 참여할 정도"라며 "회의에서 진행 상황을 하나하나 체크하고, 의견을 제시하는 데도 적극적이라고 들었다"고 말했다.

앞서 삼성전자는 초기 양산 과정에서 발생할 수 있는 리스크를 고려해, 테슬라가 제조 프로세스에 관여하는 것을 허용한 바 있다. 일론 머스크 CEO 역시 삼성전자와의 밀착 협력 관계를 강조하며 프로젝트에 깊이 관여하겠다는 의지를 드러냈다. 이것이 대외적인 언급 수준을 넘어, 실제 실무 단계까지 참여하는 모습으로 이어지고 있다.

삼성전자가 전담하는 차세대 AI6 칩의 경우 내년 시범 생산에 착수해 2028년 대량 양산에 들어갈 것으로 예상된다. 회사는 최근 4분기 실적 발표 컨퍼런스콜에서 "2나노 2세대 공정은 하반기 양산을 목표로, 수율과 성능 목표를 달성하며 순항 중"이라며 "주요 고객사들과 제품 설계를 위한 전력·성능·면적(PPA) 평가와 테스트 칩 협업을 병행하고 있어 기술 검증도 계획대로 진행 중"이라고 자신했다.

업계에서는 삼성전자의 테슬라 수주가 갖는 중장기적 가치에 주목하고 있다. 이번 계약은 단기적으로는 적자 수주 성격이 강하지만, 향후 확장성을 고려하면 전략적 의미가 크다. AI5 칩의 경우 수주 규모가 공개되지 않았으나, 물량은 소량에 그치는 것으로 알려졌다. AI6 칩 계약 규모는 165억달러 수준이다. 삼성전자가 2030년까지 약 370억달러(한화 약 54조2000억원)를 들여 건설 중인 테일러 파운드리 팹을 생각하면, 연간 30억달러 수준의 매출은 투자 규모 대비 비중이 크지 않다.

다만 테슬라의 AI5·AI6 칩의 적용처가 확대될 가능성은 향후 매출 성장이 기대되는 지점이다. 자율주행 차량뿐 아니라 무인택시, 휴머노이드 로봇, 자체 AI 서버 등 테슬라의 AI 밸류체인 전반에 탑재될 수 있다는 설명이다. 반도체 업계 다른 관계자는 "올해 상반기 중 AI 칩의 탑재처가 구체화될 전망"이라며 "삼성전자의 칩 완성도가 기대치에 부응할 경우 1000억달러 규모 사업으로 확장될 가능성도 높다"고 말했다.

업계에서는 삼성전자 파운드리 사업부가 내년 흑자 전환에 성공할 가능성도 제기된다. 이 사업부는 최근까지 연간 수조원 규모의 적자를 이어왔다. 차세대 모바일 애플리케이션 프로세서(AP)인 '엑시노스 2600'의 갤럭시 S26 시리즈 탑재와 퀄컴·AMD 등 빅테크 수주 가능성, 4·8나노 공정 가동률 상승 등이 실적 개선의 터닝포인트로 거론된다.

키움증권은 최근 리포트를 통해 "삼성전자 파운드리·시스템 LSI 사업부의 경우 (올해) 연간 4조원 수준의 영업적자가 예상되지만, 선단 공정 가동률 상승 등에 힘입어 적자 폭이 더욱 축소될 가능성도 존재한다"고 분석했다. 흥국증권은 "TSMC 캐파의 쇼티지가 심화되는 가운데, 테슬라 수주를 기점으로 삼성 파운드리의 턴어라운드 가시성도 높아지고 있다"고 내다봤다.