삼성, 구글·뉴럴링크 반도체 수주로 TSMC 병목 돌파… 파운드리 반격 신호탄

그동안 TSMC에 밀려 ‘만년 2등’에 머물렀던 삼성전자 파운드리 사업부가 인공지능(AI) 반도체 공급망 대란 속에서 절호의 기회를 잡았다. 2026년 6월, 삼성이 구글과 뉴럴링크로부터 연이어 첨단 칩 수주를 따내며 TSMC의 독점 구도를 깨뜨릴 채비에 나선 것이다. 이는 단순한 계약 이상으로, 삼성이 AI 시대의 핵심 생산 기지로 도약하기 위한 교두보다.

두 건의 계약은 각각 다른 전략적 의미를 지닌다. 구글과의 협력은 AI 가속기 시장에서의 2nm 공정 신뢰도를 입증할 기회이고, 뉴럴링크와의 계약은 일론 머스크 생태계를 뇌공학(뉴로테크놀로지) 분야로까지 확장하는 신호탄이다. 특히, 후자는 이미 2025년에 22조 7600억 원(약 16조 5000억 원) 규모의 테슬라 AI6 칩 계약을 체결한 것과 맞물려 그 의미가 더욱 크다 .

구글의 10세대 TPU ‘아이스피시’: 2nm I/O 다이 기회

구글은 10세대 텐서 처리 장치(TPU)인 **‘아이스피시(Icefish)’**를 개발 중이며, 이 칩의 메모리 I/O 다이를 삼성 파운드리에 맡기는 방안을 두고 막바지 논의 중이다 . 현재 제안된 구조에 따르면, 메인 컴퓨트 다이는 TSMC가 차세대 공정으로 계속 생산하지만, 프로세서와 고대역폭 메모리(HBM)를 연결하는 핵심 부품인 I/O 다이는 삼성의 2nm SF2 GAA(Gate-All-Around) 공정으로 제조하는 것이다 . 양산 시점은 2028년으로 예상된다 .

구글이 삼성에 손을 내민 배경은 간단하다. TSMC의 최첨단 공정 라인이 엔비디아와 애플 등의 주문으로 이미 꽉 차 있어, 구글의 자체 AI 칩 물량을 감당할 여력이 부족해진 탓이다 . 따라서 이는 기술적 결함이 아닌 공급망 다변화 차원의 전략적 선택에 가깝다 . 2026년 6월, IT 전문 매체 디인포메이션(The Information)이 이 협상 소식을 처음 보도했으며, 이후 국내 다수 언론에서 계약 체결 가능성이 높다고 평가하고 있지만, 아직 최종 서명 단계는 아니다 .

‘아이스피시’ 협력 핵심 요약

• 대상 칩: 10세대 TPU ‘아이스피시’ (미디어텍과 공동 설계)
• 삼성의 역할: 2nm I/O 다이 생산 (메인 컴퓨트 다이는 TSMC 담당)
• 양산 목표: 2028년
• 현재 상태: 협상 진행 중이며, 최종 계약 미체결

뉴럴링크 ‘O1’ 뇌-컴퓨터 인터페이스 칩: 첫 주문 확정

구글과의 협력이 진행형이라면, 뉴럴링크와의 계약은 이미 첫발을 뗐다. 한국경제신문 등 국내 매체 보도에 따르면, 삼성 파운드리는 뉴럴링크의 **4세대 뇌 임플란트 칩(내부 코드명 ‘O1’)**에 대한 공정 개발 및 시험 생산을 자사의 성숙한 4nm SF4 공정에서 시작했다 .

2025년 말에 연구개발(R&D)에 착수한 이 프로젝트는 2026년 5월 첫 테스트 칩 테이프 아웃(설계 완료)을 마쳤으며, 2027년 상반기 제품 인도를 목표로 하고 있다 . 테스트가 순조로우면 2027년 하반기부터 대량 생산이 가능할 전망이다 . 이번 계약은 그동안 TSMC에 3세대 칩 생산을 맡겨왔던 뉴럴링크가 처음으로 삼성에 손을 내민 사례다 .

이는 머스크와 삼성 간의 밀월 관계가 한층 깊어지고 있음을 보여준다. 2025년 테슬라가 차세대 AI6 추론 칩을 삼성 테일러 공장(Taylor, Texas fab)에서 생산하기로 한 16조 원대 대형 계약에 이어, 이번 뉴럴링크 건은 그 협력 범위를 초정밀 의료 기기까지 확장한 것이다 . 이로써 삼성은 엄격한 규제가 따르는 새로운 틈새 시장에서도 4nm 공정의 안정성을 입증할 발판을 마련했다 .

뉴럴링크 O1 계약 요약

• 대상 칩: 4세대 뇌-컴퓨터 인터페이스 칩 ‘O1’
• 적용 공정: 삼성 4nm (SF4)
• 일정: 2025년 말 R&D 착수 → 2026년 5월 시험 생산 → 2027년 하반기 대량 생산 가능
• 현재 상태: 사상 최초의 삼성-뉴럴링크 웨이퍼 파트너십 체결 및 개발 진행 중

더 큰 그림: 삼성 파운드리의 반격 전략

이번 성과는 우연이 아니다. 2025년 가동률이 50%까지 추락했던 삼성 파운드리는 이를 타개하기 위한 반격 카드를 치밀하게 준비해왔다 . 그 결과, 2026년 1분기 가동률은 약 80%까지 회복됐다 . 여기에는 테슬라와의 대형 계약, 인텔의 8nm 주문, AMD와의 2nm 공정 협상 등이 밑바탕이 됐으며, 구글과 뉴럴링크 참여는 여기에 힘을 실어 줄 전망이다. 일부 애널리스트들은 2026년 3분기에는 파운드리 사업부가 4년 만에 흑자 전환할 가능성을 점치고 있다 .

삼성은 명확한 투 트랙 전략을 펼치고 있다.

• 2nm GAA (SF2) 는 대규모 AI 가속기 및 고성능 컴퓨팅(HPC)에 특화된 고객을 겨냥한다. 구글 아이스피시 I/O 다이가 이 공정의 신뢰도를 높여줄 대표적인 레퍼런스가 될 전망이다 .
• 성숙한 4nm (SF4) 는 극한의 집적도보다 안정적인 수율과 검증된 안전성이 중요한 특수 칩 시장을 공략한다. 뉴럴링크의 뇌 임플란트 칩이 바로 이 경우에 해당한다 .

삼성 파운드리가 보내는 메시지는 분명하다. 더 이상 단순한 메모리 반도체 강자가 아니라, 첨단 로직(비메모리) 칩 시장에서도 TSMC의 믿음직한 대안이 될 수 있다는 점이다. 빅테크 기업들이 TSMC 집중 리스크를 분산하려는 움직임을 보일수록, 삼성의 기회는 더욱 커질 것이다. 그러나 구글과의 거래는 여전히 협상 진행형이고, 뉴럴링크 프로젝트도 대량 양산이 아닌 시험 생산 단계라는 점을 잊어선 안 된다. 이 두 교두보를 2028년까지 안정적인 양산 체제로 전환할 수 있느냐가 삼성 파운드리 진정한 시험대가 될 전망이다.