테슬라 AI5 칩, 두 파운드리 체제의 시작
2025년 11월, 테슬라가 차세대 AI5 칩의 생산을 삼성전자와 TSMC 양사에 동시에 맡긴다는 발표를 하면서 글로벌 반도체 업계가 크게 술렁였습니다.
이번 결정은 단순한 생산 분담이 아니라, AI 시*대의 반도체 공급 안정성을 확보하기 위한 테슬라의 전략적 움직임이기도 합니다.
테슬라 CEO 엘론 머스크는 대만 타이베이에서 열린 인터뷰에서 “두 회사의 공정 특성이 다르며, 각각의 강점을 최대로 살려 병렬 생산한다”라고 밝혔습니다.
그의 설명에 따르면 TSMC 버전의 AI5 칩은 수율과 안정성에 초점, 반면 삼성전자 버전은 전력 효율과 열 제어 능력에서 우위를 가진다고 합니다.
즉, 동일한 설계라도 공정 기술과 패키징 방식의 차이가 테슬라의 AI 운용 방식에 맞게 각각 최적화된 셈입니다.
1. 테슬라 AI5 칩의 역할: 자율주행·AI 병렬처리의 두뇌
테슬라 AI5 칩은 자율주행 차량의 ‘두뇌’로 불립니다.
이 칩은 테슬라의 FSD(Full Self Driving) 컴퓨팅 모듈과 Dojo AI 클러스터에 모두 활용되며,
초당 100조 번 이상의 연산을 처리할 수 있는 Neural Core 구조를 중심으로 설계되었습니다.
머스크는 이번 AI5 칩을 “테슬라 역사상 가장 효율적인 칩”이라고 표현하며,
AI6 세대까지 이어질 모듈형 확장 설계(Modular Design)를 기반으로 한다고 덧붙였습니다.
이 설계는 GPU·NPU·ISP를 단일 패키지 내에서 통합함으로써 데이터 병목 현상을 최소화하고,
테슬라 전기차의 자율주행 알고리즘 응답 속도를 평균 17% 이상 개선시켰습니다.
2. TSMC 버전: 수율과 안정성의 강자
TSMC는 이번 프로젝트에서 3나노 N3E FinFET 공정을 사용했습니다.
이 공정은 이미 애플과 엔비디아 등 주요 고객의 검증을 거쳐 수율 80% 이상을 기록하고 있습니다.
머스크는 TSMC 버전에 대해 “대량 생산 시 안정적이며, 테슬라 FSD 차량용으로 우선 투입된다”라고 밝혔습니다.
TSMC의 장점은 공정 일관성과 장비 신뢰성에 있습니다.
테슬라의 AI5 칩은 전력 소모가 많은 신경망 연산을 수행하기 때문에
FinFET 구조의 안정된 누설전류 제어 능력이 유리하다고 평가됩니다.
다만, 패키징 밀도 한계로 인해 발열 제어 효율이 다소 낮다는 점은 한계로 지적됩니다.
3. 삼성전자 버전: GAA로 향한 전력 효율 혁신
삼성전자는 AI5 칩의 두 번째 제조사로 선정되었으며,
3나노 GAA(Gate-All-Around) 공정을 적용했습니다.
이 기술은 전류가 게이트를 완전히 감싸는 형태로 흐르기 때문에
전력 손실이 최소화되고 발열이 크게 줄어드는 특징이 있습니다.
머스크는 “삼성의 AI5 칩은 AI 서버용 및 테슬라 로보택시용으로 우선 적용될 것”이라고 설명했습니다.
특히 삼성은 텍사스 테일러(Taylor) 파운드리에서 AI5 칩의 시범 생산을 진행하며,
기존 FinFET 공정보다 전력 효율 20%, 발열 30% 감소를 목표로 하고 있습니다.
삼성 버전은 패키징 기술에서도 차별화됩니다.
‘X-Cube’와 ‘I-Cube 4.0’ 기술을 통해 칩과 메모리 간의 통신 거리를 단축해
AI 클러스터 운용 시 레이턴시를 최소화하는 구조입니다.
4. 엘론 머스크의 발언 요약: “두 칩 모두 테슬라의 두 다리다”
엘론 머스크는 인터뷰에서 다음과 같이 말했습니다.
“우리는 TSMC와 삼성전자 두 파운드리 모두를 신뢰한다.
하나는 수율에서, 다른 하나는 혁신에서 강점을 보인다.
AI5는 양사의 장점을 융합한 칩이다.”
그의 발언은 단순한 생산 분산이 아니라,
전략적 파운드리 다변화라는 새로운 산업 트렌드의 서막을 의미합니다.
특히 미국 내 생산 비중을 확대하려는 테슬라 입장에서는
삼성 테일러 공장이 핵심 역할을 맡게 될 가능성이 높습니다.
5. 산업적 의미: ‘AI 반도체 전쟁’의 새로운 질서
이번 협력은 AI 반도체 시장의 세력 균형을 재편할 잠재력이 있습니다.
삼성전자는 이번 계약을 계기로 TSMC와의 기술 격차를 좁힐 기회를 잡았고,
TSMC는 대규모 테슬라 물량을 통해 안정적인 수익원을 확보했습니다.
또한 테슬라 입장에서는 공급망 리스크를 분산함으로써
AI 컴퓨팅 팜 구축 속도를 가속화할 수 있습니다.
AI5 칩은 이미 일부 Dojo Supercomputer v3 노드에 적용되었으며,
2026년부터 AI6 칩이 이 설계를 계승할 예정입니다.
결국 이번 AI5 프로젝트는
“삼성전자는 기술 실험의 무대, TSMC는 대량 양산의 기반”이라는
전형적인 듀얼 파운드리 모델로 정리됩니다.
6. 테슬라 AI6와의 연결: ‘삼성 중심 AI 팜’으로 이동
2026년 공개 예정인 AI6 칩은 삼성전자 단독 제조가 유력합니다.
AI5에서 확보한 GAA 공정 노하우를 기반으로,
삼성은 테슬라와 AI 칩 전용 라인 구축 협약을 논의 중인 것으로 알려졌습니다.
이 협력은 단순한 수주 계약이 아니라,
차세대 AI 반도체 공동 설계(코디자인) 단계로 발전할 가능성이 있습니다.
머스크는 “AI6는 에너지당 연산 효율을 두 배로 끌어올릴 것”이라며
삼성과의 장기 협력 의지를 재확인했습니다.
7. 기술 비교 요약
| 구분 | 삼성전자 버전 | TSMC 버전 |
| 공정 | 3nm GAA | 3nm N3E FinFET |
| 주요 장점 | 전력 효율, 발열 제어, 패키징 혁신 | 수율, 안정성, 대량 생산성 |
| 적용 영역 | AI 서버, 로보택시 | FSD 차량 |
| 생산지 | 미국 텍사스 테일러 | 대만 타이난 Fab18 |
| 테슬라 평가 | “효율적이고 혁신적” | “안정적이고 검증됨” |
결론: 파운드리 전쟁의 중심에 선 테슬라
테슬라의 AI5 프로젝트는 단순히 새로운 칩의 등장이 아니라,
AI 반도체 생태계의 패권 구도를 결정짓는 사건입니다.
TSMC가 여전히 생산의 표준을 제시하지만,
삼성전자는 GAA와 패키징 혁신으로 차세대 기술 리더십을 노리고 있습니다.
엘론 머스크의 말처럼,
“AI5는 두 거인의 손끝에서 태어났다.”
그리고 그다음 세대인 AI6은,
삼성의 공정 실험이 결실을 맺는 순간이 될 것입니다.
