삼성전자, 파운드리 선두 추격 승부수…GAA ‘선점’ 핀펫 ‘대중화’ [IT클로즈업]

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삼성전자, 파운드리 선두 추격 승부수…GAA ‘선점’ 핀펫 ‘대중화’ [IT클로즈업]

디지털데일리 발행일 2021-10-07 07:06:06

윤상호

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- 2022년 3나노 GAA 상용화 재확인…기술력, TSMC 역전
- 이미지센서·DDI·MCU, 핀펫 제안…중위권 파운드리 고객사 유인

[디지털데일리 윤상호 기자] 삼성전자가 7일 ‘삼성 파운드리 포럼 2021’을 개최했다. 삼성 파운드리 포럼은 삼성전자 반도체 수탁생산(파운드리) 고객 대상 행사다. 반도체 설계(팹리스) 회사에 제공할 수 있는 기술과 효과 등을 소개한다.

삼성전자는 2030년 세계 시스템반도체 1위가 목표다. 시스템LSI사업부와 파운드리사업부 성장이 뒤따라야 한다. 삼성전자 파운드리 사업은 세계 점유율 2위다. 세계 파운드리 1위는 TSMC. 삼성전자와 TSMC는 미세공정 등 반도체 제조 기술 발전을 주도하고 있다. 7나노미터(nm) 이하 반도체를 생산할 수 있는 업체는 삼성전자와 TSMC뿐이다.

이번 행사에서 삼성전자는 다시 한 번 TSMC와 기술 경쟁에서 주도권을 쥐겠다는 의지를 표명했다. 또 중저가 시스템반도체 팹리스를 겨냥한 신공정도 선보였다. 두 마리 토끼를 쫓는 행보다.

삼성전자는 이번 포럼에서 3nm GAA(Gate-All-Around) 공정 2022년 도입을 재확인했다. 또 2023년 2세대 3nm GAA 양산 2025년 2nm GAA 양산을 공언했다. GAA는 트랜지스터 게이트와 채널이 닿는 면을 4개로 구현한 기술이다. 현재 프리미엄 반도체에서 쓰는 핀펫(FinFET) 대비 1면이 많다.

미세공정은 반도체 전력효율과 성능을 높이고 크기를 줄이기 위해 필수다. 7nm 이하 시스템반도체를 생산할 수 있는 파운드리는 TSMC와 삼성전자 뿐이다. 양사는 올해 5nm 시스템반도체 생산을 본격화했다. 누가 먼저 3nm 공정을 상용화 할지 경쟁 중이다.

GAA는 미세공정 진화에 따른 부산물이다. 트랜지스터 게이트와 채널의 접촉면이 많을수록 전류 흐름을 세밀하게 제어할 수 있다. 삼성전자는 3nm부터 TSMC는 2nm부터 도입을 선언했던 상태다.

삼성전자가 3nm GAA 기반 제품을 2022년 선보일 경우 기술 경쟁에서 TSMC를 한발 앞서게 된다. TSMC는 3nm 핀펫 제품을 내년 출시 계획이다. TSMC는 GAA를 2nm부터 쓸 방침이다. 삼성전자 3nm GAA 공정은 5nm 핀펫 공정 대비 ▲성능 30% 향상 ▲전력 소모 50% 절감 ▲면적 35% 축소 전망이다.

파운드리 업계에서 기술 선점은 프리미엄 고객사 유치 가능성을 높이는 요소 중 하나다. 모바일과 PC 등에 탑재하는 시스템반도체는 미세공정 수준이 마케팅 포인트로 자리 잡았다. 애플과 퀄컴 애플리케이션프로세서(AP)는 5nm 공정을 강조한다. AMD도 인텔 대비 중앙처리장치(CPU) 미세공정 우세를 적극 홍보했다.

삼성전자는 이번 포럼에서 14nm와 17nm 핀펫 공정도 발표했다. 시스템반도체 수급 불안을 촉진한 제품 등을 이 공정에서 생산할 수 있다. 파운드리 점유율 3위 이하 업체가 주로 담당해 온 영역이다.

14nm 핀펫 공정은 마이크로컨트롤러유닛(MCU) 옵션 확대를 제공한다. MCU는 자동차 생활가전 등에서 특정 명령을 수행하기 위해 쓰는 시스템반도체다. 삼성전자는 3.3볼트(V) 고전압 및 eM램 지원 등 MCU를 보다 다양한 제품에 활용할 수 있는 길을 열었다.

17nm 핀펫 공정은 28nm 일반 공정 제품을 노렸다. ▲이미지센서 ▲모바일 디스플레이 드라이버IC 등이 28nm 기반이다. 28nm 제품 대비 ▲성능 28% 개선 ▲전력 효율 29% 증대 ▲면적 43% 감소를 기대할 수 있다.

삼성전자 파운드리사업부 최시영 사장은 “대규모 투자를 통해 생산 역량을 확대하고 GAA 등 첨단 미세공정 뿐만 아니라 기존 공정에서도 차별화된 기술 혁신을 이어갈 것”이라며 “코로나19로 인해 급격한 디지털 전환이 이뤄지고 있는 가운데 고객의 다양한 아이디어가 칩으로 구현될 수 있도록 차별화된 가치를 제공해 나갈 것”이라고 밝혔다.