파운드리전쟁...대만TSMC야 게 섯거라, 삼성이 나간다~!

[황사 人-박준호]

삼성 파운드리 기술 TSMC 추월-'GAA 3나노' 내년 상반기 양산

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2025년 2나노 도입…"공간활용·에너지 효율로 초격차 만들겠다"

삼성 파운드리 포럼 2021에서 기조연설하는 최시영 삼성전자 파운드리 사업부장(사장).

삼성전자 대만 TSMC나 미국 인텔보다 앞선 초정밀 미세공정으로 파운드리(반도체 위탁생산)에 승부수를 던졌다.

삼성전자는 내년 상반기에 차세대 GAA(Gate-All-Around) 기반의 3나노미터(nm) 반도체 양산에 들어간다.

3나노 양산은 세계 최초다. 또한 2025년에는 GAA 기반의 2나노 양산에 들어가는 등 파운드리에서도 초격차를 만들겠다고 자신했다.

삼성전자 최시영 파운드리 사업부장(사장)은 6일(미국 현지시간) 온라인으로 개최된 '삼성 파운드리 포럼 2021' 행사에서 내년 상반기에 GAA 기술을 적용한 3나노 1세대, 2023년에 3나노 2세대 양산을 시작한다고 공개했다.

GAA는 기존 핀펫(FinFET) 기술보다 칩 면적은 줄이고 소비전력은 감소시키면서 성능은 높인 신기술이다.

기존 핀펫 기술로는 3나노까지밖에 생산할 수 없어 전력효율과 성능, 설계 유연성에 있어 공정 미세화를 지속하는 데 필수적이다.

삼성전자가 내년 상반기에 3나노 양산에 성공하면 TSMC에 앞서게 된다.

대만 언론들은 TSMC가 내년 2월부터 대만에서 3나노 공정 생산라인을 가동해 7월부터 3나노 기술이 적용된 인텔 CPU와 GPU 양산에 들어갈 것이라고 보도했다.

최 사장은 또 "3나노 공정의 경우 안정적인 생산 수율을 확보하며 양산을 위한 준비가 이뤄지고 있다"고 강조했다.

삼성전자는 이어 2025년에 GAA 기반의 2나노 제품을 양산할 계획이라고 발표했다. 삼성전자가 2나노 생산 계획을 외부에 공개한 것은 이번이 처음이다.

최 사장이 이날 포럼에서 GAA 공정 로드맵을 공개한 것은 차세대 트랜지스터 기술 선점에 대한 자신감의 표현으로 풀이된다.

전문가들은 삼성전자의 GAA 신기술이 TSMC와의 기술격차를 좁히는 승부수가 될 것으로 평가한다.

TSMC가 내년 중에 선보일 3나노는 기존 핀펫 공정으로 생산돼 같은 3나노라도 삼성전자가 GAA 기술을 적용한 제품보다 성능이 떨어진다.

TSMC는 2나노부터 GAA 기술을 적용할 예정이다.

업계 관계자는 "성공의 관건은 역시 수율"이라며 "삼성전자가 3나노 양산 시점을 앞당기면서 수율만 담보된다면 GAA 공정이 TSMC와의 파운드리 기술 격차를 단번에 뛰어넘는 무기가 될 것"이라고 말했다.

다만 삼성전자의 2나노 양산 시점은 4년 뒤여서 TSMC와 인텔이 밝힌 2024년에 비해 1년가량 뒤진다.

하지만 업계전문가들은 GAA 기술력이 이를 만회해줄 것으로 보고 있다.

TSMC가 2나노부터 GAA 기술을 처음 적용하는 것과 달리 삼성전자의 2나노는 앞서 3나노 1, 2세대를 거친 GAA 3세대급의 제품인 만큼 성능이 보다 앞설 것이라는 분석이다.

◇ 17나노 핀펫 신공정 개발

최 사장은 "비용 측면의 효율성과 응용 분야별 경쟁력을 갖춘 제품을 제공하기 위해 핀펫 기술을 지속적으로 개선하고 있다"면서 핀펫 기반의 17나노 신공정 도입 계획도 밝혔다.

17나노 공정은 현재 파운드리 수요의 다수를 차지하는 기존 28나노 공정보다 성능은 39%, 전력효율은 49% 향상하면서 제품 면적은 43% 줄인 것이다.

삼성은 또 기존 14나노 공정을 3.3V 고전압과 eMRAM 지원 등 MCU(마이크로컨트롤러유닛)에 적용할 수 있는 다양한 옵션을 개발해 사물인터넷(IoT), 웨어러블 기기 등으로 핀펫 공정의 응용처를 다변화하겠다고 설명했다.

최 사장은 "대규모 투자를 통해 생산 역량을 확대하고, GAA 등 첨단 미세공정은 물론 기존 공정에서도 차별화된 기술 혁신을 이어갈 것"이라며 "코로나19로 인해 급격한 디지털 전환이 이뤄지는 가운데 고객들의 다양한 아이디어가 칩으로 구현될 수 있도록 차별화된 가치를 제공해 나갈 것"이라고 강조했다.

한편 2016년 처음 시작된 삼성 파운드리 포럼은 삼성전자가 매년 주요 국가를 돌며 고객사를 상대로 파운드리 사업의 로드맵과 신기술을 소개하는 행사다.

이번 파운드리 포럼에는 역대 행사 중 가장 많은 500개 사가 참가하고 2000명 이상의 팹리스 고객과 파트너들이 사전 등록하는 등 높은 관심을 끌었다.

삼성전자는 파운드리 고객과 파트너사의 생태계 강화를 위한 세이프 포럼(SAFE, Samsung Advanced Foundry Ecosystem)을 11월 온라인으로 개최할 예정이다.