삼성 2나노 공정 양산 계획 발표...반도체 초미세공정 경쟁 본격화

삼성전자가 GAA(Gate All Around) 기술 기반의 3㎚(나노미터·10억분의1m) 도입 등 초미세공정 로드맵을 선언했다. 대만 TSMC와 인텔 등이 이미 2나노 공정 계획을 선언한 가운데 삼성까지 가세하면서 반도체 초미세공정 경쟁이 본격화할 전망이다.

삼성전자는 7일 개최된 ‘삼성 파운드리 포럼 2021’에서 내년 상반기 GAA 기술을 3나노 공정에 도입하고 순차적으로 2023년에는 3나노 2세대, 2025년에는 GAA 기반 2나노 공정을 양산하겠다고 밝혔다. 삼성전자가 내년 상반기 3나노 양산에 들어가면 세계 최초가 될 가능성이 크다.

GAA 기술은 전력 효율과 성능 면에서 공정 미세화에 필수적이다. 현재 반도체 공정에 많이 사용하는 핀펫 구조는 지느러미 모양이지만 GAA 기술은 원통형 구조를 갖고 있어 전류 흐름을 더 세밀하게 제어할 수 있다. 삼성전자의 독자적인 GAA 기술인 MBCFET 구조를 적용한 3나노 공정은 핀펫 기반 5나노 공정 대비 성능이 30% 향상될 것으로 기대된다. 전력 소모와 면적은 각각 50%, 35%씩 감소할 것으로 예상된다.

삼성전자는 이날 비용 효율성과 응용 분야별 경쟁력을 갖추기 위한 핀펫 기반 17나노 신공정 계획도 발표했다. 17나노 공정은 28나노 공정 대비 성능과 전력 효율이 각각 39%, 49% 향상되고 면적은 43% 감소할 것으로 보인다. 평면 트랜지스터 기반의 28나노 공정을 활용하는 이미지센서, 모바일 디스플레이 드라이버 IC(DDI) 등의 제품에도 적용할 수 있어 응용 범위도 넓어진다고 설명했다.

파운드리(반도체 위탁 생산) 시장 점유율에서 뒤처졌던 삼성전자가 초미세공정에 기술력을 집중할 것이라는 관측은 이미 나왔었다. TSMC가 2분기 매출액 기준 글로벌 파운드리 점유율이 58%로 1위 자리를 공고히 하는 가운데 인텔이 추격하는 상황에서 삼성전자는 14%에 머물러 있어 경쟁사들과의 격차가 벌어졌기 때문이다.
  TSMC와 인텔은 각각 2024년 2나노 공정을 양산하겠다는 계획을 이미 발표한 상태다. 2나노 공정을 통해 TSMC는 애플 제품을, 인텔은 퀄컴 칩셋을 지원할 것으로 예상된다. 삼성전자까지 차별화된 미세공정 기술 개발 계획을 본격적으로 밝히면서 초미세공정 경쟁은 이미 시작됐다.

특히 미국 정부가 반도체 사업을 두고 연일 압박하는 상황에서 경쟁사보다 출발점이 늦어진 삼성전자 입장에서는 2나노 공정의 진행 일정이 중요해졌다. 그동안 제자리걸음을 하던 미국 공장 건설 후보지 결정이 연내 마무리될지도 관심사다. 현재 삼성전자 공장 건설 후보지로는 텍사스주 오스틴, 뉴욕주 등이 거론되고 있다. 

최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 기조연설에서 "대규모 투자로 생산 역량을 확대해 GAA 등 첨단 미세공정 뿐만 아니라 기존 공정에서도 차별화된 기술 혁신을 이어갈 것"이라며 "코로나19 영향으로 급격한 디지털 전환이 이뤄지고 있는 가운데, 고객들의 다양한 아이디어가 칩으로 구현될 수 있도록 차별화된 가치를 제공하겠다"고 밝혔다.

한편, 2016년 처음 개최된 삼성 파운드리 포럼은 매년 주요 고객사를 상대로 파운드리 사업의 로드맵과 신기술을 소개하는 행사로, 2016년 처음 열렸다. 올해 행사는 지난해 코로나19 사태로 취소된 후 2년 만에 열렸다. 삼성전자는 11월에도 파운드리 고객과 파트너사의 생태계 강화를 위한 세이프 포럼(SAFE, Samsung Advanced Foundry Ecosystem)을 온라인으로 개최할 예정이다.