삼성파운드리의 테슬라 수주 배경과 의미

1. 계약 개요

2025년 7월 28일, 삼성전자는 22조7,648억원(165억 달러) 규모의 대형 파운드리 계약을 체결했다고 공시했다. 이는 8년 이상의 장기 계약(2025.7.24~2033.12.31)으로 삼성전자 2024년 전체 매출액의 7.6%에 해당하는 역대 최대 수주 규모다.

삼성은 이런 사실을 공시하면서 ‘경영상 비밀 유지 의무’를 이유로 계약 상대를 밝히지 않았다. 하지만 공시 4시간 뒤 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 자신의 X에 글을 남겨 계약 상대가 테슬라임을 밝혔다. 삼성은 내년 말 완공 예정인 미국 텍사스 테일러시 신규 공장에서 테슬라의 차세대 자율 주행 시스템 반도체인 ‘AI6’을 생산하게 된다. 계약 기간은 2033년까지 8년이다. 머스크는 X에 “삼성은 테슬라가 제조 효율성을 극대화하는 데 도움을 주는 것에 동의했다”며 “(계약 금액) 165억달러는 미니멈 숫자다. 실제는 몇 배 될 것”이라고 했다.

 

 

2. 생산할 제품: AI6 칩

 

AI6 칩이란?

삼성전자는 테슬라의 차세대 인공지능 칩 'AI6'를 생산하게 된다. AI6 칩은 테슬라의 6세대 완전자율주행(FSD)용 칩셋으로, 2나노 공정을 채택해 2027~2028년 중 출시가 전망된다.

 

테슬라는 완전자율주행(FSD·Full Self-Driving) 기능을 구현하기 위해 AI4·AI5·AI6 등 자율주행용 AI(인공지능)칩을 차량에 탑재하고 있다. AI칩 시리즈는 차량은 물론 향후 휴머노이드 로봇과 슈퍼컴퓨터 등 테슬라 전 사업 영역을 아우르는 통합형 칩이 될 것으로 보인다.

 

현재 AI4는 삼성전자 평택공장에서, 차세대 AI5는 대만의 TSMC가 초기에 생산한 후 미국 애리조나 공장에서 본격 양산할 계획이다.

이 칩은 현재 TSMC에서 양산 중인 AI5 칩 대비 약 2배 높은 성능을 목표로 한다. AI5의 목표 성능이 2,500TOPS인 반면, AI6는 5,000~6,000TOPS(초당 1조회 연산) 수준을 지향한다. AI6 칩은 완전자율주행차, 휴머노이드 로봇 옵티머스, 슈퍼컴퓨터 등 다양한 AI 응용 분야에 활용될 예정이다.

 

AI6 칩의 의미

일론 머스크는 “AI6가 Dojo의 후속(Dojo 3에 준하는 방향)”이라며, 트레이닝에도 AI5/AI6를 활용하는 전략을 시사했다. 머스크는 AI5/AI6를 활용한 트레이닝 전략을 “Dojo 3 같은 방향”으로 언급했으며, 업계 인사 코멘트를 통해 “AI6가 곧 Dojo”라는 해석을 확인했다. 이는 Dojo의 D1/SoW(wafer 상 배열) 등 병렬·행렬연산 최적화 철학을 AI6에 반영, 학습/추론 양면에서 테슬라 생태계 표준화 지향하는 것으로 볼 수 있다.

Dojo chip의 구조

 

 

AI6 칩 생산의 과제

향후, 2나노 GAA+BSPDN 조합에서 CMP 등 수율 결정공정의 정밀도 확보가 양산 성공의 결정변수이며, 열/전력 관리리를 위해 고TOPS 구동 지속성 확보를 위한 열관리·전력망 설계 최적화 필요하다. 또한, 소프트웨어 스택 측면에서 칩 성능이 FSD·로봇 성능으로 직결되도록 학습·추론 파이프라인과 안전 아키텍처를 동시 고도화해야 한다.

 

3. 생산 장소와 협력 방식

 

AI6 칩은 삼성전자가 미국 텍사스주 테일러에 건설 중인 2나노 팹에서 생산된다. 이 공장은 당초 3~4나노급 공정 적용 예정이었으나, 일부 라인을 2나노급으로 구성하는 방향으로 변경됐다. 2026년부터 본격적인 양산이 시작될 계획이다.

특히 머스크 CEO는 "삼성이 테슬라의 제조 효율성 극대화를 돕기로 동의했다"며 자신이 직접 생산라인을 방문해 진척을 가속화하겠다고 밝혔다. 테슬라 본사와 삼성 텍사스 공장이 모두 텍사스주에 위치해 긴밀한 협업이 가능한 지리적 이점이 있다.

 

4. 삼성파운드리의 위기 상황

 

시장점유율 급락

 

2019년 삼성전자는 2030년까지 133조원을 투자해 시스템 반도체 1위로 도약하겠다는 목표를 밝히고 파운드리 사업을 강화했다. 한때 1위 TSMC와 점유율 격차를 30%포인트까지 좁혔고, 2022년에는 수주 잔액이 100조원에 달하기도 했다. 2022년엔 TSMC와 격차를 좁히기 위한 승부수로 첨단 공법(GAA)을 도입했다.

 

 

 

하지만 패착이었다. 초기 수율은 20% 수준에 그쳤고, 납기를 맞추지 못했다. AMD·구글·퀄컴 등 큰손들은 TSMC로 발길을 돌렸다. 테크 업계 관계자는 “메모리 반도체 시장에서 통하던 속도전이 신뢰를 중시하는 파운드리 시장에서는 먹히지 않았던 것”이라며 “한번 신뢰를 잃으니 아무리 가격을 깎아도 고객은 다시 돌아오지 않았다”고 했다. 

 

이번 수주 이전까지 삼성파운드리는 심각한 위기에 직면해 있었다. 2025년 1분기 기준 글로벌 파운드리 시장점유율은 7.7%로, 1위인 TSMC의 67.6%와 무려 59.9%포인트 차이가 벌어졌다. 이는 2024년 4분기 59.0%포인트에서 더욱 확대된 수치다.

더 심각한 것은 중국 SMIC와의 격차가 1.7%포인트에 불과해 2위 자리마저 위태로운 상황이었다는 점이다. 삼성전자의 파운드리 시장점유율은 지속적으로 하락세를 보였다: 2023년 4분기 11.3% → 2024년 1분기 11.0% → 2분기 11.5% → 3분기 9.1% → 4분기 8.1%.

 

막대한 적자 규모

삼성파운드리는 2023년부터 연간 적자를 기록하기 시작했다. 파운드리와 시스템LSI 사업부 합산 기준으로 2023년 약 2조5,000억원, 2024년 약 5조1,800억원의 영업손실을 냈다. 파운드리 단독으로는 연간 4조원 수준의 손실이 추정된다.

2025년 삼성전자 파운드리와 시스템LSI 사업부는 7조8140억원 영업손실이 예상되는데 이 중 파운드리는 5조원 적자로 추정된다. 2023년부터 2025년까지 총 적자 규모는 약 13~15조원에 이를 전망이다.

 

수율 문제

삼성파운드리의 가장 큰 문제는 첨단 공정에서의 낮은 수율이었다. 3나노 공정 수율이 10~30% 수준에 그쳐 TSMC의 60~70% 수율과 큰 격차를 보였다.

2나노 공정 수율은 더욱 심각해 30%에도 미치지 못하는 수준으로 알려졌다. 이로 인해 구글은 원래 삼성 파운드리 3나노 공정에서 생산하려던 차세대 칩 '텐서 G5'를 결국 TSMC로 전환했다.

 

삼성전자는 결국 속도보다 기술을 탄탄히 하는 데 주력하기로 방향을 바꿨다. 2027년으로 계획했던 1.4나노 양산을 2029년으로 미루고 2나노 공정 수율을 끌어올리는 데 집중했다. 테크 업계에 따르면 현재 삼성전자 2나노 공정 수율은 55~60%까지 올라온 것으로 알려졌다. 연말까지 TSMC와 비슷한 수준인 70%까지 끌어올린다는 계획이다.

 

5. 계약의 전략적 의미

 

신뢰 회복의 신호탄

삼성전자가 테슬라에서 수주해 8년간 매년 발생하는 매출 2조8456억원은 작년 한 해 삼성전자 파운드리 매출액(약 19조원)의 15%에 달한다. 계약 규모도 중요하지만, 이번 테슬라 수주는 수년간 신뢰를 잃었던 삼성파운드리가 다시 대형 고객을 확보했다는 상징적 의미가 크다. 특히 2나노 공정에서 첫 대형 고객사를 확보한 것은 기술 경쟁력 재입증의 기회로 평가된다.

TSMC 독점 견제

테슬라가 기존 파트너인 TSMC 대신 삼성을 선택한 배경에는 공급망 다변화와 미국 내 생산이라는 전략적 고려가 작용했다. TSMC의 생산능력 포화와 가격 인상 가능성 속에서, 삼성전자는 대안적 공급처로서의 가치를 입증했다.

미국 공급망 강화

트럼프 행정부의 반도체 공급망 미국 내 재편 정책에도 부합한다. 삼성은 텍사스 테일러 공장에 2030년까지 370억달러(약 54조원)를 투자할 계획이며, 이는 직간접 일자리 3만8,000개와 35조원의 경제유발 효과를 창출할 것으로 분석된다.

파운드리 시장에 재진출한 인텔이 사실상 사업 철수 수순에 나선 것도 삼성에 유리하다. 인텔은 지난 24일(현지 시각) 2분기 실적을 발표하며 독일과 폴란드에 계획했던 신규 파운드리 공장 건설을 취소했다. 2만1000여 명을 정리해고하고, 미국 오하이오에 건설 중인 첨단 공장도 속도 조절에 들어간다고 밝혔다. 테크 업계는 중국의 SMIC 등이 아직 3나노 이하 첨단 공정에 진입하지 않은 지금이 TSMC와 격차를 좁힐 마지막 기회라고 본다.

 

 

6. 이재용 회장의 역할과 타이밍

 

사법리스크 해소

이번 수주는 이재용 회장이 2025년 7월 17일 대법원에서 무죄 판결을 받아 10년간의 사법리스크를 완전히 해소한 직후에 이뤄졌다. 이 회장은 2023년 5월 머스크 CEO와 삼성 북미 반도체연구소에서 회동하며 자율주행용 시스템반도체 협력을 논의한 바 있다.

적극적 경영 복귀

사법리스크 해소 이후 이 회장은 적극적인 대외활동을 재개했다. 무죄 판결 직후인 7월 29일 워싱턴으로 출국해 글로벌 사업 협력을 논의했으며, 이는 한미 관세 협상에도 긍정적 영향을 미칠 것으로 관측된다.

 

7. 향후 전망과 과제

 

수율 개선 과제

테슬라 수주의 성공적 이행을 위해서는 2나노 공정 수율을 60~70% 수준으로 끌어올리는 것이 핵심이다. 삼성전자는 연말까지 이 목표를 달성하겠다고 공언했다.

추가 수주 가능성

머스크 CEO가 언급한 대로 AI6 생산이 순조롭게 진행되면 계약 규모가 몇 배로 확대될 가능성이 있다. 또한 다른 빅테크 기업들과의 협력 확대로 이어질 수 있는 디딤돌 역할을 할 것으로 기대된다.

파운드리 사업 구조조정

그러나 여전히 파운드리 사업의 근본적 경쟁력 확보가 필요하다는 지적도 나온다. 일부에서는 파운드리 사업 분사나 정부 지원을 통한 구조조정이 필요하다는 의견도 제기되고 있다.

이번 삼성파운드리의 테슬라 수주는 단순한 대형 계약을 넘어, 위기에 처한 한국 반도체 산업의 재도약 가능성을 보여주는 중요한 이정표로 평가받고 있다. 앞으로 이를 발판으로 글로벌 파운드리 시장에서 경쟁력을 회복할 수 있을지 주목된다.

 

 

뜨리스땅

 

출처: 조선일보,  연합뉴스, 중앙일보, tesery.com, 매일경제, Zdnet, deal site

 

 

 

 

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