AI·미세공정·패키징 총력… 삼성 ‘반도체 초격차’ 재건 나선다

미스트랄 AI와 반도체 특화 기술 협력
ASML과 차세대 EUV 공동개발 속도
日 요코하마에 첨단 패키징 연구거점
반도체 밸류체인 보유로 경쟁 차별화

이재용 삼성전자 회장이 AI부터 차세대 미세공정·첨단 패키징까지 반도체 경쟁력 재건을 위한 전방위 행보에 나섰다. 프랑스에서 미스트랄 AI와의 투자·기술 협력을 직접 챙긴 데 이어 ASML과 차세대 반도체 제조 협력을 강화하고 일본에 첨단 패키징 연구거점을 설립하는 등 기술 생태계 확보에 속도를 내고 있다. HBM 경쟁에서 흔들렸던 '반도체 초격차'를 설계·제조·공정·패키징 전반에서 다시 구축하겠다는 전략이다.

앞서 삼성전자는 HBM3 전환 국면에서 SK하이닉스에 주도권을 내준 뒤 2024년 엔비디아 공급망 진입이 지연되며 위기감이 커졌다. 이에 2024년 5월 전영현 부회장을 DS부문장으로 전격 투입해 HBM과 파운드리 경쟁력 회복을 추진해 왔다. 최근 HBM 시장 점유율 격차가 빠르게 줄고, 적자가 이어졌던 파운드리 사업부의 실적 개선 가능성도 커지면서 삼성 반도체의 경쟁력 회복이 가시화되고 있다는 평가가 나온다.

9일 삼성전자는 미스트랄 AI와 업무협약을 체결하고 반도체 설계와 제조에 특화된 자체 AI 모델을 구축한다고 밝혔다. 이 회장도 아르튀르 멘쉬 미스트랄 AI 최고경영자(CEO)와 투자협약식에 직접 참석하며 반도체·AI 분야 협력 확대에 힘을 실었다.

양사는 데이터 분석과 결함 예측, 공정 최적화 등에 AI를 적용해 반도체 개발 기간을 줄이고 제조 효율과 품질을 높인다는 계획이다. 반도체 업무에 최적화한 플랫폼과 운영 체계도 공동 구축한다.

핵심 반도체 기술 보호를 위해 온프레미스 방식도 적용한다. 외부 클라우드가 아닌 삼성전자 내부 서버와 데이터센터에서 AI 모델을 운영해 핵심 기술 데이터를 외부로 이전하지 않고 활용하는 방식이다. 미스트랄 AI는 금융·제조·에너지 등 데이터 보안 요구가 높은 산업의 맞춤형 AI 구축에 강점이 있다.

삼성전자는 미스트랄 AI에 직접 투자하며 AI 역량 확보에도 나섰다. 미스트랄 AI가 최근 진행한 30억 유로 규모 투자 라운드에 신규 투자자로 참여했다. 단순한 AI 모델 도입을 넘어 반도체 사업에 필요한 AI 기술과 생태계 자체를 확보하려는 전략으로 풀이된다.

전공정에서는 세계 최대 반도체 노광장비 업체 ASML과 차세대 극자외선(EUV) 기술 협력을 확대한다. 삼성전자는 ASML이 주도하는 '대형 마스크 컨소시엄'에 참여해 현재 6인치인 포토마스크를 12인치로 확대하는 기술 공동 개발에 나선다고 전날 밝혔다.

2028년에는 업계 최초로 차세대 D램 양산에 High NA EUV를 적용한다는 목표다. High NA EUV는 기존 EUV보다 수치개구를 높여 더 미세한 회로를 구현하는 차세대 노광 기술로, 미세화 한계를 돌파하고 D램 기술 경쟁력을 높이기 위한 핵심 카드다.

후공정에서는 일본 요코하마의 첨단 패키징 연구거점을 본격 가동한다. 삼성전자는 8일 요코하마 미나토미라이에서 '어드밴스드 패키지 랩(APL)' 개소식을 열었다. APL은 2023년 설립됐으며 삼성전자는 2024년부터 5년간 약 400억엔을 투자하고, 2027년까지 100명 이상의 연구 인력을 확보할 계획이다.

요코하마에는 글로벌 반도체 소재·부품·장비 업체와 대학·연구기관이 밀집해 있다. 삼성전자는 현지 소부장 기업의 소재·장비 기술과 자사의 설계·제조 역량을 결합해 첨단 패키징 경쟁력을 높인다는 구상이다.

AI 반도체 시장에서는 GPU 등 AI 가속기와 HBM을 얼마나 빠르고 효율적으로 연결하느냐가 시스템 성능과 전력 효율을 좌우하면서 첨단 패키징의 중요성도 커지고 있다. 메모리와 파운드리뿐 아니라 패키징까지 함께 제공할 수 있는 역량이 수주 경쟁의 핵심 요소로 부상하는 배경이다.

삼성전자는 메모리·파운드리·첨단 패키징을 모두 자체적으로 보유하고 있다는 점을 차별화 카드로 삼고 있다. HBM 점유율 회복과 TSMC와의 파운드리 격차 축소라는 당면 과제를 넘어 각 사업을 하나의 AI 반도체 솔루션으로 연결한다는 전략이다.

이 회장이 미래 기술 확보를 직접 챙기는 것도 이 같은 배경에서다. 삼성전자는 AI를 활용해 설계·제조 효율을 높이는 동시에 차세대 미세공정과 첨단 패키징까지 기술 밸류체인 전반을 보강하고 있다. 전영현 부회장이 DS부문장 취임 이후 강조해 온 '근원적 경쟁력 회복'과 맞물려 이 회장이 노리는 '반도체 초격차' 재건도 구체화되는 모습이다.