안녕하세요, 강준입니다.
7월 24일, 삼성전자가 테슬라와 반도체 위탁생산(파운드리) 공급 계약을 체결했습니다. 계약 규모는 약 22조 7천억 원, 계약 기간은 2025년 7월 24일부터 2033년 12월 31까지, 무려 8년 이상 지속되는 장기 계약입니다.
그동안 실적 부진과 주가 정체로 고전하던 삼성전자에게는 이 계약이 반전의 기회가 될 수 있습니다. 실제로 7월 28일, 삼성전자의 주가는 장중 6.83% 급등하며 투자자들의 기대감을 반영했고, 최근에는 다시 7만 원대 회복세를 보이고 있습니다.
그래서 요즘 삼성전자 주식을 지금 사도 될까? 고민하시는 분들도 많을 텐데요, 이번 글에서는 단순히 ‘사라, 팔아라’가 아닌,
여러분이 스스로 판단할 수 있는 사고의 틀을 제공해드리고자 합니다.
여러분들도 아시다시피 요즘 AI는 워낙 핫한 분야입니다. 하지만 저는 개인적으로 AI 시장은 아직 ‘초입’에 불과하다고 생각합니다. 그만큼 앞으로의 성장이 더 기대되는 산업이라는 뜻입니다.
그렇다면 중요한 건, AI가 어떻게 구성되어 있고, 그 과정 속에서 특정 기업들이 어떤 역할을 하는지를 이해하는 것입니다. 그래야 엔비디아, 애플, 테슬라, 그리고 삼성전자처럼 글로벌 대기업들의 전략과 주가 흐름을 파악할 수 있고, 그들의 위치와 역할을 전체적인 시야에서 볼 수 있기 때문이죠.
그럼 AI가 어떻게 만들어지는지 부터 시작해보겠습니다.
AI, 어떻게 만들어지나? 반도체의 종류 🤖
AI의 핵심은 '훈련'과 '추론'입니다.
AI는 데이터를 수천만 번 계산하며 학습하고(훈련), 학습한 걸 바탕으로 판단과 예측(추론)을 합니다. 그리고 이 모든 과정은 반도체에 의해 진행되죠.
여기서 중요한 반도체는 세 가지입니다.
먼저, 훈련에는 GPU가, 추론에는 NPU가 핵심적으로 사용됩니다. 그리고 이 두 반도체가 제 성능을 발휘하기 위해선, 막대한 데이터를 빠르게 저장하고 전달할 수 있는 메모리 반도체가 필요한데, 그것이 바로 HBM(고대역폭 메모리)입니다.
비유하자면, GPU와 NPU는 ‘AI의 두뇌’, HBM은 ‘데이터를 공급하는 혈관’역할을 한다고 보시면 됩니다.
이러한 반도체들은 ‘설계(Fabless)’와 ‘제조(Foundry)’라는 두 과정을 거쳐 생산됩니다. 일부 기업은 이 두과정을 모두 수행하고, 또 어떤 기업은 한쪽 역할에만 집중하기도 합니다.
HBM 시장에서는 SK하이닉스와 삼성전자가 설계부터 제조까지 전 과정을 자체적으로 수행하고 있습니다. 반면, GPU와 NPU 시장에서는 엔비디아, 애플, 테슬라, 구글 등 미국의 빅테크 기업들이 반도체를 설계하고, 이를 TSMC나 삼성전자 같은 파운드리 업체가 위탁 생산하는 구조입니다.
아래 표는 이러한 반도체 생태계의 구조를 한눈에 정리한 것이니, 참고해보시면 이해에 도움이 될 것입니다.
AI 산업, 어떤 공급망으로 이루어져 있나? ⚙️
이제 본격적으로 AI 공급망이 어땠는지 살펴보겠습니다. AI 공급망은 ‘NPU(Neural Processing Unit)’의 등장을 기점으로 구조적인 전환을 맞이하게 됩니다.
먼저 HBM 부터 풀어보겠습니다. 이 분야의 대표 주자는 SK 하이닉스와 삼성전자입니다. 이 두 기업은 글로벌 HBM시장에서 합산 80%이상의 압도적인 점유율을 차지하고 있죠.
특히 SK하이닉스는 HBM에 중요한 발열 관리, 고층 적층 기술 등에서 압도적인 1위로 평가받고 있으며, 엔비디아가 선택한 주요 공급사로 자리매김하고 있습니다. 이에, 2025년 2분기 기준, 약 57%의 점유율을 차지하고 있습니다. 삼성전자는 그 뒤를 이어 약 24%를 점유하고 있습니다.
이렇게 생산된 HBM은 주로 GPU와 NPU를 설계·제조하는 기업들에게 공급됩니다.
먼저 GPU(Graphics Processing Unit)는 앞서 설명 언급했듯이 AI 학습(훈련)에 가장 핵심적인 역할을 합니다. 이 GPU 시장을 사실상 독점하고 있는 기업이 바로 엔비디아(NVIDIA)입니다.
엔비디아는 칩 설계만을 전문으로 하는 팹리스(Fabless) 기업으로, 직접 반도체를 제조하진 않습니다. 대신 TSMC(세계 최대 파운드리 기업)에 생산을 위탁하죠. 이렇게 TSMC를 통해 만들어진 GPU는 미국의 빅테크 기업 같은 다양한 고객사에 공급됩니다.
따라서 전체적인 GPU 공급망 구조는 아래와 같이 정리됩니다.
학습에 특화된 GPU는 범용성이 뛰어나다는 장점이 있습니다.
엔비디아는 이 점을 활용해 자체적인 AI 플랫폼을 구축했고, 이를 다양한 빅테크 기업들에게 공급하는 구조를 만들었습니다. 즉, 자동차나 스마트폰 같은 기기에 GPU 기반 AI를 탑재하는 방식으로 시장을 넓혀왔죠.
그런데 AI 기술이 고도화될수록, 각 산업에서는 보다 정밀하고 특화된 추론 기능이 필요해졌습니다. 이에 따라 기업들은 자신의 목적에 최적화된 AI추론 칩을 직접 설계하기 시작했고, 이 과정에서 등장한 것이 바로 'NPU(Neural Processing Unit)'입니다.
NPU, AI 산업망을 흔들다 🫨
2016년을 기점으로 구글이 TPU를 서비스에 적용하며 AI 전용칩(NPU) 시장이 본격화 됐고, 이에 이어 메타, 아마존, 마이크로소프트 등 빅테크 기업들이 자체 AI 반도체 설계에 적극 나서기 시작했습니다.
이에 따라 반도체 산업의 중심축이 ‘범용에서 특화’로 옮겨가기 시작했고, GPU 중심의 생태계를 주도하던 엔비디아 외에도 각 기업들이 자체 NPU를 설계하는 흐름이 형성됐습니다.
이렇게 반도체 ‘설계 시장’이 커지자, 자연스럽게 그 설계가 구현될 수 있는 ‘제조 시장’의 수요도 급격히 증가했고, 파운드리 업체들의 가치도 함께 상승하게 됩니다. 실제로 아래 그래프를 보면, NPU가 본격적으로 시장에 자리잡기 시작한 2016년 이후, 삼성전자와 TSMC의 주가가 폭발적으로 오르는 것을 확인할 수 있습니다.
그런데 흥미로운 점은, 같은 파운드리 업체임에도 불구하고 TSMC에게 더 많은 수주(受注)가 몰렸다는 것입니다.
왜 TSMC 였는가? 🤔
TSMC는 파운드리 사업에 모든 역량을 집중한 ‘순수 파운드리 기업’입니다. 설계도 하지 않고, 완제품도 만들지 않죠. 오직 설계된 칩을 고객사 대신 제조하는 데만 집중합니다.
이러한 집중 전략 덕분에 TSMC는 공정 기술의 정밀도와 속도 면에서 빠르게 성장할 수 있었고, 고객사와 경쟁하지 않는 중립성을 확보할 수 있었습니다.
반면, 삼성전자는 자체 브랜드(엑시노스)와 제품(스마트폰, TV 등)을 가지고 있어 설계-제조-판매를 모두 수행하는 종합 반도체(IDM) 구조였고, 이로 인해 때로 파운드리 고객들과의 이해관계 충돌을 불러일으킬 수 있었습니다. 이는 고객 유치에 불리하게 작용했죠.
그 결과, 애플·AMD·퀄컴·엔비디아 등 세계적인 고객사 대부분이 TSMC를 선택하게 되었고, 이는 곧 기술력 격차로 이어졌습니다. TSMC는 고객 수요에 맞춰 빠르게 첨단 공정을 도입해왔고, 특히 5nm, 4nm, 3nm 등 미세 공정에서 삼성전자보다 높은 수율(결함이 없는 칩의 비율)과 안정성을 기록해왔습니다.
이러한 기술력 격차는 시장 점유율로도 드러납니다. 2025년 현재, TSMC는 글로벌 파운드리 시장의 약 60%를 점유하며 독보적인 1위를 달리고 있는 반면, 삼성전자는 약 12~15% 수준에 머무르고 있습니다.
TSMC, 과도한 점유율이 오히려 독이 되었다. 테슬라가 삼성을 선택한 이유 🫵
하지만 TSMC가 급속도로 성장하면서, 몰려드는 대규모 물량을 모두 완벽히 소화해내기 어려워졌습니다. 반도체 제조는 고도의 정밀성과 안정성을 요구하는 분야이기 때문에, 고객이 원하는 사양대로 즉시 대량 생산하는 것이 결코 쉽지 않습니다.
이에 따라 TSMC는 기존의 핵심 고객사에게 생산 자원을 우선 배분하고, 신규 고객사의 경우 수년을 지나서야만 NPU 등의 첨단 칩 생산이 가능해졌습니다.
특히 AI 수요가 폭발적으로 증가하던 시점에는, NPU 생산을 둘러싼 경쟁이 더욱 치열해졌고, 일부 기업들은 적시에 칩을 확보하지 못해 기술 경쟁에서 뒤처질 위기에 놓이기도 했습니다.
이런 상황에서 테슬라는 빠르게 자사의 NPU를 확보할 필요가 있었습니다.
자율주행 기술 고도화와 자체 AI 플랫폼 개발을 가속화하기 위해선, 수년을 기다리는 TSMC보다 즉시 생산이 가능한 대안을 찾아야 했죠.
그 선택지가 바로 삼성전자 였습니다.
삼성은 비교적 유연한 생산 캘린더와 빠른 대응력을 바탕으로, 테슬라의 주문에 신속히 대응할 수 있었고, 이는 곧 테슬라가 삼성전자를 파운드리 파트너로 선택하게 된 결정적 배경이 되었습니다.
그 결과, 시장은 이 상황을 긍정적으로 받아들였고, 삼성전자의 주가는 다시 7만 원대를 회복하게 되었습니다.
✅ 삼성전자의 주가 상승을 이어가기 위해 필요한 것
이번 테슬라 수주는 분명 삼성전자에게 중요한 기회입니다. TSMC 독점 체제가 흔들리는 국면에서, 고객 다변화와 점유율 회복의 실마리가 열린 것이기 때문입니다.
하지만 이 기회를 완전히 성과로 연결하려면, 삼성전자가 반드시 극복해야 할 과제들이 남아 있습니다. 그 과제들은 아래와 같습니다.
기술 격차 극복
삼성전자는 여전히 3nm 이하 미세공정에서 수율과 안정성 면에서 TSMC에 비해 뒤처진다는 평가를 받고 있습니다. 고성능 칩일수록 미세공정 기술이 핵심이 되기 때문에, 기술력 확보가 최우선 과제입니다.
신규 대고객 유입
테슬라와 같은 신규 고객을 얼마나 더 확보할 수 있느냐가 향후 성장성을 가늠할 핵심 지표입니다. 특히 AI·자동차·로봇 분야에서 자체 칩을 설계하려는 기업들이 늘어나는 만큼, 이 수요를 누가 빠르게 흡수하느냐가 관건입니다.
경쟁업체와의 이해관계 충돌 해소
삼성은 IDM 구조(설계+제조+완제품 보유)로 인해, 애플이나 퀄컴과 같은 경쟁사들로부터 중립성에 대한 신뢰를 얻기 어렵다는 구조적 한계를 안고 있습니다. 이 장벽을 어떻게 낮출 수 있을지도 중요한 변수입니다.
TSMC의 대응 속도
반대로 TSMC가 병목 현상을 빠르게 해소하고 다시 안정적인 공급 체계를 회복하게 되면, 삼성전자에게 넘어온 수요가 다시 TSMC로 회귀할 가능성도 존재합니다.
결국, TSMC와 삼성전자 간의 기술력·공급력·신뢰도의 3박자 싸움은 이제 막 새로운 국면에 접어들었습니다. AI 칩 수요가 폭발적으로 늘어나는 지금, 누가 빠르게 적응하고, 더 넓은 생태계를 선점하느냐에 따라 반도체 시장의 판도는 얼마든지 달라질 수 있습니다.
따라서 삼성전자의 주가가 계속 상승하기 위해선 위 네 가지 변수가 어떻게 작용하는지가 관건이라고 할 수 있겠습니다.
이번 글에서는 AI 산업의 구조와 변화, 삼성전자는 현재 어떤 상황에 놓여있는지, 앞으로 주목할 포인트는 어디인지까지 살펴봤습니다. 이 글이 여러분의 판단에 더 선명해지고, 흐름을 읽는 데 작은 단서가 되길 바라며 이만 줄이겠습니다.
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