삼성전자가 미국 텍사스주 테일러시에 건설 중인 반도체 공장 전경. [삼성전자 제공]

[헤럴드경제=이정완 기자] 삼성전자가 구글이 개발 중인 차세대 인공지능(AI) 반도체 텐서처리장치(TPU) 핵심 부품 생산을 맡을 수 있다는 관측이 나왔다. 미국 텍사스주 오스틴 사업장에서 신규 투자에 한창인 테일러 팹(Fab)이 생산 전초기지 역할을 맡는다.

구글은 TSMC에 빅테크 주문이 몰려 생산 병목현상이 발생하자 TPU 생산처를 다변화하는 전략을 추진하고 있다. 인텔 파운드리의 수주설이 흘러나오면서 삼성전자 파운드리사업부 역시 구글과 접점을 확대할 수 있을지 관심이 커지고 있다.

11일(현지시각) 미국 정보기술(IT) 전문 매체 디인포메이션에 따르면 구글은 차세대 TPU 핵심 부품 생산을 삼성전자 파운드리사업부에 맡기는 방안을 논의하고 있다.

구글은 아이스피시(Icefish)라는 코드명으로 10세대 TPU를 개발하고 있다. 현재 대만 반도체 설계기업인 미디어텍과 함께 설계 중으로 이르면 2028년 양산에 돌입할 전망이다. TPU는 구글이 직접 만든 AI 칩으로 제미나이 돌풍을 이끈 주역이다.

구글은 10세대 TPU 부품별로 삼성전자 파운드리와 TSMC로 이원화할 계획을 세우고 있다. 연산을 맡는 메인 프로세서는 TSMC의 1.4nm(나노미터) 공정을 활용하고 이를 고대역폭메모리(HBM)과 연결하는 메모리 입출력 다이(I/O Die)는 삼성전자 파운드리의 2nm 공정으로 생산하는 것이다.

구글은 종합반도체회사(IDM)인 삼성전자의 메모리 이해도를 높게 평가했다고 전해진다. 구글 측은 삼성전자가 HBM을 비롯한 메모리의 특성과 규격을 완벽하게 이해하고 있다는 점도 고려한 것으로 추정된다. 삼성전자는 메모리, 파운드리, 시스템LSI, 그리고 첨단 패키징까지 ‘원스톱(One-Stop) 턴키 설루션’을 제공할 수 있는 유일한 회사다.

특히 삼성전자는 구글 TPU에 쓰이는 HBM 역시 공급하고 있다. SK하이닉스와 치열하게 제1공급사 지위를 두고 경쟁하고 있는 상태다. 업계에서는 올해부터 삼성전자 HBM 공급 물량이 SK하이닉스를 넘어설 것이란 전망도 나온다.

최근 들어 구글의 TPU 생산처 다변화 움직임이 드러나고 있다. 인텔 패키징 기술을 확인한 뒤 2028년부터 사용할 TPU 300만개 이상 생산을 맡길 것이란 소식도 알려졌다. 이 기간 전체 생산물량 절반을 인텔 파운드리가 담당하는 셈이다.

그간 TPU 생산은 TSMC가 독점했지만 구글은 물론 엔비디아, 아마존, 마이크로소프트 등 빅테크의 AI칩 수요가 폭증하면서 이른바 생산 병목현상이 발생하고 있다. 풀 캐파(생산능력)로 공장을 가동해도 수요에 대응할 수 없을 정도다.

구글이 인텔로 눈을 돌리면서 삼성전자 파운드리사업부 역시 수혜 가능성이 거론된다.

삼성전자는 미국 텍사스주 오스틴에 위치한 테일러 팹 증설을 통해 미국 빅테크 수요에 대응한다. 구글 10세대 TPU에 쓰일 메모리 입출력 다이는 2nm 공정으로 생산될 전망인데 삼성전자는 테일러팹을 2나노 공정 중심으로 활용할 전략이다.

우선 제1팹부터 내년 본격적인 양산에 돌입한다. 제1팹은 지난 4월 장비 반입식을 진행했고 올해 가동을 시작한다. 제2팹은 글로벌 고객 수주 논의와 병행해 구축을 위한 초기 검토 작업에 나섰다. 수주 물량이 늘어나면 제2팹 투자도 가속화될 수 있다.