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그록3 4나노 수율 80%대 넘어서
4나노 성숙화로 100% 가동 상태
파운드리 가격도 뛰며‘돈 버는 구간’ 삼성전자(005930) 파운드리(반도체 위탁생산)사업부가 수율의 벽을 빠르게 허물고 있다.4나노(㎚·10억분의 1m) 파운드리 공정에서 생산하는 엔비디아의 인공지능(AI) 추론 가속기(LPX)‘그록3’의 수율이 올 2분기보다 2~3배가량 개선되면서다. 
한때 낮은 수율 탓에 대형 고객 확보에 어려움을 겪었던 삼성 파운드리가 이제는 선단 공정에서 생산성과 수익성을 동시에 확보하는‘돈 되는 구간’으로 진입하고 있다는 평가가 나온다.
엔비디아가 직접 인증서를 내밀었다.엔비디아는 24일 미국 캘리포니아주에서 열린 반도체 학회‘핫칩스 2026’에서 그록3 LPX가 본격적인 양산 단계에 들어갔다고 발표했다.
성능도 세계 최고 수준이다.엔비디아가 공개한 성능평가에서 그록3는 구글‘젬마4 31B’모델에서 10만 토큰(AI의 최소 문장 처리 단위) 길이의 문맥을 처리하며 초당 3400개의 출력 토큰을 생성했다.해당 모델에서 기록된 가장 빠른 속도다.경쟁 플랫폼보다 응답 성능도 최대 4배 높았다.
이 칩을 만드는 곳이 삼성전자 평택캠퍼스다.그록3는 평택 S5 파운드리 라인의 4나노 공정에서 생산되고 있다.젠슨 황 엔비디아 최고경영자는 올 3월 GTC 2026에서 “삼성이 그록3를 만들고 있다”고 밝히며 양사의 협력을 직접 공개했다.삼성전자 역시 당시 행사장에서 그록3 웨이퍼를 전시했다.
핵심은 제조 현장에서 벌어진 변화다.업계에 따르면 그록3의 생산 수율은 올 4월과 비교해 최근 2~3배 개선된 것으로 파악된다.현재는 업계에서 통상 안정적인 양산이 가능한 수준으로 보는 80% 이상에 올라선 것으로 추정된다.
반도체 수율은 웨이퍼 한 장에서 정상적으로 작동하는 칩의 비율을 뜻한다.같은 웨이퍼를 투입하더라도 수율이 낮으면 팔 수 있는 칩이 줄어 원가가 급격하게 높아진다.반대로 수율이 일정 수준을 넘어서면 고객 주문을 대량으로 소화하면서도 이익을 남길 수 있다.첨단 파운드리 사업에서 수율이 기술력과 수익성을 동시에 보여주는 핵심 지표로 꼽히는 이유다.
삼성의 수율 정상화 뒤에는 4나노 공정의 빠른 성숙화가 있다.삼성전자는 같은 계열의 4나노 공정에서 6세대 고대역폭메모리(HBM4)용‘베이스다이’를 생산하며 양산 경험을 축적해왔다.공정 변동성을 줄이고 양품 비율을 높이는 노하우가 쌓이면서 그록3와 같은 외부 AI 고객의 대형 칩에서도 생산 안정성이 높아졌다는 분석이다.
공장이 채워지는 속도도 달라졌다.삼성전자는 올 2분기 실적 발표에서 8나노 이하 선단공정이 사실상 풀가동에 들어갔다고 밝혔다.과거 삼성 파운드리의 가장 큰 고민이 빈 생산라인과 낮은 수율이었다면 이제 선단공정에서는 오히려 고객 수요가 생산능력 확대 속도를 앞지르는 상황으로 바뀌고 있다.
파운드리 사업의 무게추도 모바일에서 AI로 이동하고 있다.삼성 파운드리는 올해 AI·고성능컴퓨팅 관련 매출 비중이 지난해 10% 후반에서 30% 이상으로 높아질 것으로 예상하고 있다.하반기에는 선단공정 매출 비중도 전체 파운드리 매출의 절반을 넘어설 전망이다.
2나노에서도 분위기가 바뀌고 있다.삼성전자는 대형 클라우드서비스사업자와 AI·고성능컴퓨팅 고객으로부터 2나노 프로젝트를 확보해 설계 단계에 들어갔다.올해 2나노 수주 프로젝트 수는 지난해보다 두 배 이상 늘어날 것으로 전망된다.
수율과 가동률 개선에 힘입어 가격 협상력도 강화되고 있다.최근 삼성전자는 미국과 중국 고객을 대상으로 4나노 신규 수주 가격을 최대 15% 인상한 것으로 알려졌다.물량 확보를 위해 낮은 가격을 제시하던 국면에서 벗어나 수익성이 높은 주문을 선별할 수 있는 구조로 변하기 시작했다는 의미다.
업계 관계자는 “파운드리는 결국 수율이 올라가야 고객이 물량을 늘리고 가격 협상력도 생긴다”며 “AI 고객을 중심으로 가동률과 수율이 동시에 개선되는 것은 삼성 파운드리의 사업 구조가 과거와 달라지고 있다는 신호”라고 말했다. 
