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삼성전자가 엔비디아의 차세대 그래픽처리장치(GPU) 위탁생산(파운드리) 계약건을 놓고 대만 TSMC와 수주 경쟁을 펼치고 있다. 이번 경쟁에서 TSMC를 누를 수 있다면 시스템LSI 사업부의 파운드리 매출은 대폭 확대될 것이라는 전망이 나온다. 엔비디아는 세계 1위 GPU 설계 팹리스 업체로 지난해 매출이 46억8100만달러(한화 약 5조5000억원)에 달했다.

12일 관련 업계에 따르면 삼성전자 시스템LSI 사업부는 엔비디아의 차세대 GPU(코드명 파스칼) 파운드리 물량을 받아오기 위해 TSMC와 경합을 벌이고 있다. 엔비디아는 내년 하반기 내놓을 차세대 GPU(개발코드명 파스칼)를 10나노대 핀펫(FinFET) 공정으로 생산한다는 계획이다. 다만 아직 파운드리 업체는 확정하지 못했다. 삼성전자(14나노)와 TSMC(16나노)를 놓고 저울질을 계속하고 있다. 양사의 공정 프로세스 룰이 다른 만큼 둘 중 한 업체에 물량을 몰아주겠다는 것이 엔비디아 측의 생각이다.

삼성전자는 2013년 하반기부터 엔비디아의 9세대 GPU(케플러)를 생산해 왔으나 매출 비중은 미미한 ‘소량공급’에 그쳤다. 삼성전자는 2013년 엔비디아와 GPU 파운드리 계약을 맺은 바 있다. 이 계약은 조건부였다. 엔비디아는 삼성전자가 수율 85% 이상을 달성하면 케플러는 물론, 10세대 GPU(맥스웰)의 생산까지 맡기겠다고 제안했다. 삼성전자는 이 제안을 받아들여 태스크포스(TF)까지 꾸리며 수율 확대에 매진했으나 목표 달성에 실패한 것으로 전해진다. 현재 엔비디아의 주력인 맥스웰은 TSMC의 28나노 공정으로 생산되고 있다.

한 관계자는 “GPU는 중앙처리장치(GPU)와 비교해 트랜지스터 숫자가 두 배 이상 많고, 생산 수율을 확보하는 것이 쉽지 않다”며 “주요 GPU의 공정 노드가 아직 28나노에 머물러 있는 것도 바로 이 때문”이라고 말했다. 이 관계자는 “파운드리 분야에선 후발주자인 삼성전자가 업계 1위인 엔비디아의 GPU까지 양산한다면 상징적으로도 그 의미가 굉장히 크다”라고 덧붙였다.

전문가들은 이번 수주 경쟁에서 삼성전자에 불리한 요소를 ‘경험’과 ‘관계’라고 지목한다. TSMC는 오랜 기간 엔비디아의 GPU를 위탁생산해왔다. 생산 경험 면에서 삼성전자를 월등히 앞선다. 엔비디아 창업자인 젠슨 황 최고경영자(CEO)는 미국 스탠퍼드대 출신으로 TSMC 창업자인 모리스 창과는 동문 관계다. 젠슨 황이 나고 자란 곳도 바로 대만이다. 이 때문에 엔비디아가 파운드리 업체를 바꾸지 않을 것이라는 관측이 있다. 가격 협상에서 우위를 갖고 수율 담보를 강조하기 위해 삼성전자를 끌어들였다는 얘기가 그래서 나온다.

그러나 10나노대 핀펫 공정에선 삼성전자가 TSMC보다 6개월~1년 가량 앞서있어 결과를 예측할 수 없다는 분석도 있다. 삼성전자는 소량이지만 엔비디아의 케플러 GPU를 양산하며 적잖은 생산 경험을 쌓았다. 여차하면 삼성전자와 14나노 핀펫 공정 라이선스를 받은 글로벌파운드리(GF) 공장을 활용할 수 있다는 점도 엔비디아 입장에선 매력적이다. 엔비디아는 TSMC의 수율 문제로 GPU 공급부족 현상을 겪었던 경험이 여러 번 있다. 더 팔 수 있는데 없어서 못 파는 상황은 더 이상 만들지 않겠다는 것이 엔비디아의 생각이라면 삼성전자에도 충분한 기회가 있다는 것이 전문가들의 해석이다.

<한주엽 기자>powerusr@insightsemicon.com