[서울=뉴스핌] 조민교 기자 = 브로드컴의 대규모 인공지능(AI) 반도체 투자 확대로 삼성전자 파운드리에 새로운 수주 기회가 열렸다.

브로드컴은 AI 반도체 공급 확대를 위해 최대 1000억달러(약 138조원) 규모의 자금 조달을 추진하고 있다. 이 가운데 주력 생산 파트너인 TSMC의 첨단공정 생산능력이 빠듯해진 점은 공급망 확대를 부추기고 있다.

브로드컴은 앞서 삼성전자와 2000억달러 규모의 전략적 협력을 맺었다. 삼성전자의 2나노 공정과 첨단 패키징 경쟁력을 바탕으로 별도의 장기 공급라인을 구축하려는 성격이 강하다. 향후 협력이 실제 양산과 추가 수주로 이어질 경우 삼성전자 파운드리의 고객 기반을 넓히는 계기가 될 전망이다.

◆ 브로드컴 AI 매출 두 배로…TSMC 의존 부담 커진다

25일 반도체 업계에 따르면 브로드컴은 AI 반도체 공급 확대를 지원하기 위해 600억달러가 넘는 대규모 부채 조달을 논의하고 있다. 후순위 부채 약 300억달러와 600억~700억달러 규모 선순위 담보부 부채 등을 합치면 전체 자금 조달 규모가 최대 1000억달러에 이를 수 있다는 전망이 나온다.

브로드컴이 이처럼 거액의 자금을 끌어들이는 배경에는 빠르게 늘어나는 AI 맞춤형 반도체 수요가 있다. 브로드컴은 엔비디아처럼 범용 그래픽처리장치(GPU)를 직접 판매하기보다는 구글 등 빅테크가 자체적으로 사용하는 AI 가속기를 함께 설계해주는 주문형반도체(ASIC) 사업에 강점을 갖고 있다. 빅테크의 AI 투자가 커질수록 자체 AI칩 수요도 늘고 브로드컴이 생산을 맡겨야 할 반도체 물량도 함께 증가하는 구조다.

브로드컴은 올해 초 2027회계연도 AI 반도체 매출이 1000억달러를 넘어설 것으로 전망했다. 올해 1분기 AI 관련 매출도 84억달러로 전년 동기보다 106% 증가했다. 엔비디아가 주도하는 AI 반도체 시장에서 빅테크들이 자체 칩 비중을 확대하면서 브로드컴도 빠르게 몸집을 키우고 있다.

브로드컴은 반도체를 직접 생산하지 않는 팹리스다. 자체 설계한 첨단 칩의 생산은 TSMC 등 파운드리 업체에 맡기고 있으며, 그동안 최첨단 반도체 생산은 TSMC 의존도가 높았다.

문제는 최근 TSMC의 첨단공정 생산능력이 빠듯해지고 있다는 점이다. 엔비디아와 애플, AMD, 퀄컴, 브로드컴 등 대형 고객의 주문이 몰리면서다. 실제 브로드컴도 지난 3월 AI 반도체 수요 급증으로 TSMC의 첨단공정 생산능력이 병목으로 작용하고 있다고 밝힌 바 있다.

브로드컴으로서는 단순히 당장 부족한 물량을 다른 파운드리에 나눠 맡기는 것보다 새로운 장기 공급라인을 확보할 필요성이 커졌다. 첨단 반도체는 파운드리별 공정에 맞춰 설계와 검증을 거쳐야 해 생산처를 단기간에 바꾸기 어렵기 때문이다. AI 반도체 수요가 장기간 확대될 것으로 예상되는 만큼 특정 파운드리에 대한 의존도를 낮추고 안정적인 생산능력을 확보할 추가 파트너를 미리 확보하는 것이 중요해졌다는 분석이다.

한 업계 관계자는 "TSMC의 캐파가 제한적인 상황에서 AI 반도체 수요까지 빠르게 늘고 있어 고객사들이 복수의 생산 파트너를 확보할 필요성이 커지고 있다"고 말했다.

◆ 2000억달러 동맹 맺은 삼성…2나노 수주 확대 기대

삼성전자는 브로드컴과 장기 협력의 발판을 마련했다. 삼성전자와 브로드컴은 지난달 미국 샌프란시스코에서 2030년까지 메모리와 파운드리 분야에서 2000억달러 이상 규모의 전략적 협력을 추진하는 내용의 업무협약(MOU)을 체결했다.

파운드리 분야에서는 브로드컴의 차세대 고속 데이터통신용 반도체 등 주요 제품에 삼성전자의 2나노 이하 첨단공정을 적용하기로 했다. 삼성전자는 칩 생산에 그치지 않고 2나노 기반 2.3D·2.5D 첨단 패키징까지 지원할 예정이다.

특히 업계에서는 이번 협력이 단순히 TSMC의 부족한 생산능력을 삼성전자가 대신 채우는 관계로만 보기 어렵다는 분석이 나온다. 삼성전자가 2나노 공정뿐 아니라 HBM 등 메모리와 첨단 패키징까지 한 회사 안에서 제공할 수 있다는 점이 브로드컴과 장기 협력을 구축하는 경쟁력으로 작용할 수 있기 때문이다.

AI 반도체는 연산을 담당하는 로직칩뿐 아니라 HBM과 첨단 패키징을 함께 최적화하는 것이 성능과 전력 효율을 좌우한다. 삼성전자는 메모리와 파운드리, 패키징을 모두 보유하고 있어 제품 개발 단계부터 각 기술을 연계할 수 있다는 점을 강점으로 내세우고 있다. 브로드컴 입장에서도 단순히 부족한 물량을 맡길 두 번째 공장을 확보하는 것보다 새로운 제품을 함께 개발하고 양산할 수 있는 별도의 공급라인을 구축하는 의미가 더 크다는 것이다.

앞서 전영현 삼성전자 DS부문장은 "AI 시대에는 메모리, 로직, 첨단 패키징이 긴밀하게 통합된 반도체 솔루션이 중요하다"며 "브로드컴과의 협력을 확대함으로써 미래 AI 인프라 발전을 가속화하고 고객에게 더 큰 가치를 제공하겠다"고 밝힌 바 있다.

현재 파운드리 협력은 MOU를 체결한 초기 단계로 아직 구체적인 시제품이 나온 것은 아닌 것으로 파악된다. 다만 단일 제품 수주가 아니라 메모리와 파운드리, 패키징을 아우르는 협력 구조를 구축한 만큼 향후 2나노 양산과 후속 제품 수주로 이어질 가능성에 관심이 쏠린다.

특히 브로드컴과의 협력이 실제 양산으로 이어질 경우 삼성전자 입장에서는 단순히 TSMC의 물량을 일부 가져오는 데 그치지 않고 2나노를 기반으로 한 독자적인 장기 고객을 확보한다는 의미가 있다. 이를 통해 2나노 양산 경험을 축적하고 향후 다른 대형 팹리스 고객을 확보하는 데도 긍정적으로 작용할 수 있다는 평가다.

한 관계자는 "삼성전자가 브로드컴의 단순 위탁생산처로 들어가는 것이 아니라 2나노 공정에 메모리와 첨단 패키징까지 묶은 협력 관계를 구축하고 있다는 점이 중요하다"며 "MOU가 실제 양산과 후속 제품 수주로 이어진다면 삼성전자로서는 TSMC의 대체 생산처가 아닌 별도의 장기 공급 파트너로 자리 잡을 수 있는 계기가 될 것"이라고 말했다.

mkyo@newspim.com