오랜 기간 가동이 멈춰 서 있던 삼성전자의 미국 텍사스 테일러 반도체 공장이 테슬라의 차세대 인공지능(AI) 칩을 품고 마침내 양산 준비를 위한 첫 기지개를 켜기 시작했다.

테슬라의 5세대 자율주행 및 AI 반도체인 ‘AI5’의 설계 도면이 삼성 파운드리로 넘어오면서, 그간 멈춰 있던 대규모 첨단 2나노 초미세 공정의 가동이 점차 가시권에 들어온 것으로 분석된다.

이번 협력은 조 단위의 누적 적자를 기록하며 부진의 늪에 빠져 있던 삼성 파운드리 사업부의 공장 가동률을 끌어올리고 기술력을 대외적으로 입증할 가장 결정적인 돌파구로 평가받는다.

최신 반도체 설계의 완성을 뜻하는 ‘테이프아웃’ 단계에 진입함에 따라, 수조 원대의 장기 계약이 실제 공장의 매출과 흑자 전환으로 이어질 수 있을지 시장의 실질적인 검증 단계가 시작됐다.

설계 완료가 던지는 메시지와 실제 양산의 장벽

파운드리 업계에 따르면 테슬라의 차세대 인프라를 책임질 AI5 반도체는 최근 설계 도면을 제조 공정으로 넘겨 시제품을 만드는 ‘테이프아웃’ 단계를 성공적으로 마쳤다.

하지만 이 단계가 곧바로 대량 생산과 양품의 완성으로 이어지지는 않으며, 앞으로 시제품의 물리적 검증과 안정적인 수율 확보, 고객사의 엄격한 최종 승인이라는 긴 터널을 통과해야 한다.

삼성전자는 현재 평택 공장의 7나노 공정을 통해 테슬라의 이전 세대 모델인 AI4 칩을 공급하고 있으며, 이번 고난도 2나노 공정이 적용될 AI5 물량은 대만의 TSMC와 나누어 생산할 가능성이 유력하게 거론된다.

앞서 삼성전자가 지난 2025년에 공시했던 약 22조 7000억 원 규모의 대형 파운드리 장기 계약 역시, 향후 추진될 테슬라의 차세대 AI6 생산 계약과 밀접한 연관이 있는 것으로 해석된다.

비록 장기 계약이 맺어졌더라도 테일러 공장의 본격적인 고객 제품 양산 시점은 오는 2027년으로 예상되는 만큼, 이번 AI5 테이프아웃과 실제 출하 시점은 시차를 두고 순차적으로 반영될 전망이다.

결국 수십조 원의 명목상 계약액만 보고 당장의 실적 개선을 낙관하기보다는, 실제 웨이퍼 생산 라인이 제대로 돌아가며 버려지는 칩 없이 양품을 얼마나 뽑아내는지 수율을 냉정하게 확인해야 한다.

첨단 미세 공정은 눈에 보이지 않는 미세한 오차 하나로도 수억 원의 마스크 재제작 비용과 재설계 일정이 소요되는 만큼, 초기 불량률을 얼마나 빠르게 제어하는가가 파운드리의 진짜 마진을 가른다.

여기에 테슬라가 자율주행 차량과 인공지능 로봇, 자체 데이터센터에 AI5 칩을 실제 양산하여 탑재하는 속도에 맞춰, 삼성전자에 발주할 웨이퍼 주문량과 매출 인식 타이밍이 복합적으로 결정된다.

적자 고리 끊어낼 테일러 공장의 2나노 승부수

삼성 파운드리를 포함한 비메모리 사업부가 지난 2분기에만 약 6000억 원 규모의 적자를 낸 것으로 추정되면서, 메모리 호황에만 극단적으로 의존하는 반도체 사업 구조를 다각화해야 한다는 위기감이 커졌다.

미국 테일러 공장이 연말 가동을 시작하면 현지에서 직접 AI 칩을 소비하는 테슬라와 지리적으로 밀접해져, 설계 조율과 샘플 검증, 제품 피드백에 소요되는 소통 시간을 획기적으로 줄여주는 이점을 지닌다.

테슬라라는 상징적인 거대 고객사의 레퍼런스를 완벽하게 다져놓는다면, 향후 퀄컴이나 AMD 같은 글로벌 대형 팹리스 고객사들과의 차세대 2나노 수주 경쟁에서도 삼성이 우위를 점할 강력한 신뢰 증거로 쓰인다.

앞으로 우리가 마주할 성패의 기준은 테일러 공장의 실제 연말 가동 시점, AI5의 최종 성능 승인 주기, 그리고 파운드리 사업부의 영업손실 축소 폭이라는 세 가지 실질적인 숫자로 요약된다.