[서울=뉴스핌] 오영상 기자 = 일본의 소니그룹과 대만 TSMC가 차세대 이미지센서 시장에서 이례적인 동맹에 나선다. 스마트폰 시장의 성장 둔화와 한국·중국 기업들의 추격이 거세지는 가운데 로봇과 자동차 등 '피지컬 AI' 시대의 핵심 부품으로 떠오른 이미지센서 시장을 선점하기 위한 전략적 선택이다.

소니그룹과 TSMC는 일본 구마모토현에서 약 1조엔(약 9조원)을 투자해 차세대 이미지센서를 공동 개발·생산하는 합작회사를 설립한다. 소니그룹이 약 60%, TSMC가 약 40%를 출자하는 방식이 유력하며, 양사는 올해 안에 합작회사 설립에 합의하고 생산 준비에 착수할 계획이다. 2029년부터 차세대 이미지센서 양산에 들어가는 것이 목표다.

생산 거점은 소니 반도체 자회사인 소니세미컨덕터솔루션즈가 구마모토현 고시에서 운영하는 이미지센서 공장이다. 양사는 이곳에 개발 설비와 생산라인을 구축할 예정이다. 일본 경제산업성과는 정부 보조금 지원을 위한 협의도 진행하고 있다.

이번 협력은 단순한 생산능력 확대와는 성격이 다르다. 세계 최대 파운드리 업체인 TSMC가 특정 고객사인 소니와 개발 단계부터 협력하고 합작회사를 설립해 공동 생산에 나서는 것은 이례적이다. 다수 고객의 반도체를 위탁생산하는 TSMC의 기존 사업 모델과도 차이가 있다.

양사가 협력을 강화하는 가장 큰 이유 가운데 하나는 이미지센서 시장의 성장축이 스마트폰에서 인공지능(AI) 영역으로 이동하고 있기 때문이다.

이미지센서는 빛을 전기신호로 변환해 외부 정보를 받아들이는 반도체다. 지금까지는 스마트폰 카메라가 가장 큰 수요처였지만, AI가 주변 환경을 스스로 인식하고 로봇이나 자동차를 제어하는 '피지컬 AI'가 확산하면 이미지센서의 역할이 더욱 중요해진다. 로봇과 자동차 등 다양한 기기가 외부 세계를 인식하기 위해 이미지센서를 필요로 하기 때문이다.

스마트폰 시장의 성장 둔화는 기존 이미지센서 시장에는 부담이다. 니혼게이자이에 따르면 홍콩 시장조사업체 카운터포인트는 2026년 세계 스마트폰 출하량이 전년 대비 13.9% 감소할 것으로 전망하고 있다.

메모리 가격 상승으로 스마트폰 가격이 오르면서 출하량이 감소할 것으로 예상되는 데다 중국 업체들이 이미지센서 시장에서 점유율을 확대하면서 수주 경쟁도 더욱 치열해지고 있다.

소니그룹 입장에서는 새로운 성장 시장을 확보하는 것이 시급하다. 소니는 CMOS 이미지센서 시장에서 세계 1위 업체지만 삼성전자와 중국 기업들의 추격을 받고 있다. 특히 삼성전자는 이미지센서에서 소니와 경쟁하는 동시에 반도체 파운드리에서는 TSMC를 추격하고 있다.

TSMC와 소니에는 삼성전자가 서로 다른 사업 영역에서 공통의 경쟁자라는 점도 이번 협력의 배경으로 꼽힌다. 삼성전자는 CMOS 이미지센서 시장에서 소니에 이어 2위권을 형성하고 있으며, 파운드리 시장에서는 TSMC에 이어 2위다.

삼성전자가 메모리 사업에서 확보한 막대한 수익을 설비투자와 연구개발에 지속적으로 투입할 경우 양사에 대한 추격이 더욱 거세질 수 있다는 판단이다.

중국 기업의 부상도 양사를 자극하고 있다. 중국계 이미지센서 업체인 옴니비전과 스마트센스 등이 시장에서 존재감을 키우는 가운데 중국의 반도체 위탁생산 기업들도 이미지센서 생산능력을 빠르게 확대하고 있다.

특히 중국의 파운드리 업체들이 이미지센서 시장에 진입하면서 TSMC에도 부담이 커지고 있다. 니혼게이자이는 기존 TSMC 고객 가운데 일부가 생산을 중국 기업으로 전환하는 움직임이 나타나고 있으며, 이미지센서 센서층의 위탁생산만 놓고 보면 중국 기업들의 합계 생산능력이 TSMC를 넘어섰다고 전했다.

이에 따라 TSMC는 이미지센서 시장에서 단순히 생산을 수주하는 것을 넘어 세계 최대 업체인 소니와 함께 고성능 제품 개발과 시장 개척에 나서기로 했다. 한국과 중국 기업들이 상대적으로 빠르게 추격하고 있는 범용 제품이 아니라 고성능 이미지센서 시장에서 기술 우위를 유지하겠다는 전략이다.

기존 양사의 협력은 분업 형태였다. 소니그룹이 이미지센서의 센서층을 개발·생산하고 TSMC가 연산처리층을 위탁생산하는 구조다. 이번에는 양사가 센서층의 개발과 양산까지 협력 범위를 확대한다. 합작회사를 통해 고성능 이미지센서의 공동 생산 체계를 구축하는 것이다.

다만 소니가 이미지센서의 핵심 제조기술을 TSMC에 모두 공개할 가능성은 낮은 것으로 관측된다. 소니로서는 세계 1위 업체로서 핵심 기술 경쟁력을 유지하면서도 TSMC의 생산능력과 설비투자 역량을 활용하는 것이 중요하기 때문이다.

소니는 이번 협력을 자체 생산설비를 무작정 늘리기보다 외부 생산능력을 활용하는 '팹라이트' 전략의 일환으로 보고 있다. TSMC와 설비투자를 분담함으로써 투자 효율을 높이고, 연간 대규모 설비투자를 집행하는 TSMC의 장비 조달 및 생산능력을 활용할 수 있다는 계산이다.

TSMC에도 일본은 생산거점을 다변화할 수 있는 전략적 의미가 있다. 대만에서는 2~3나노미터급 최첨단 반도체 생산에 집중하면서 일본에서는 정부 보조금 등을 활용해 범용 제품의 생산능력을 확보할 수 있다. 대만에 집중된 생산 기반을 일부 분산해 지정학적 위험에 대응하는 효과도 기대할 수 있다.

TSMC는 2021년 구마모토현에 제조 자회사 JASM을 설립했으며 현재 제1공장을 운영하고 있다. JASM에는 TSMC가 86.5%를 출자하고 소니그룹과 덴소, 토요타자동차가 참여하고 있다. 이번 이미지센서 합작은 TSMC가 일본에서 고객사와 보다 깊은 수준의 협력관계를 구축하는 사례가 될 전망이다.

결국 소니와 TSMC의 이번 동맹은 스마트폰용 이미지센서 생산을 늘리는 차원을 넘어선다. 스마트폰 시장의 성장 둔화에 대비해 로봇과 자동차 등 피지컬 AI라는 새로운 시장을 선점하고, 삼성전자와 중국 기업의 추격을 고성능 제품으로 따돌리려는 전략적 포석이다.

'AI의 눈'으로 불리는 이미지센서 시장에서 세계 1위 소니와 세계 최대 파운드리 TSMC의 이례적인 결합이 향후 삼성전자와 중국 기업의 추격을 얼마나 효과적으로 막아낼 수 있을지 주목된다.

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