[더파워 이경호 기자] 삼성전자가 25일 세계 최초로 양산에 성공한 3나노미터(1nm=10억분의1m) 파운드리(반도체 위탁생산) 공정 기반 반도체를 외부에 첫 공개했다.
이날 행사에는 산업통상자원부 이창양 장관, 삼성전자 DS부문장 경계현 대표이사(사장)와 임직원, 협력사, 팹리스 등 100여 명이 참석해 3나노 GAA 연구개발과 양산에 참여한 임직원들을 격려했다.
삼성전자 파운드리사업부는 '혁신적인 기술력으로 세계 최고를 향해 나아가겠습니다'라는 자신감과 함께 3나노 GAA 공정 양산과 선제적인 파운드리 기술로 사업 경쟁력을 강화해 나가겠다는 포부를 밝혔다.
이창양 장관은 이날 축사에서 삼성전자 임직원과 반도체 산업계의 노고에 감사를 표하고 "치열한 미세공정 경쟁에서 앞서기 위해 삼성전자와 시스템반도체 업계, 소재·부품·장비(소부장) 업계가 힘을 모아달라"고 당부했다.
앞서 삼성전자는 지난 6월30일 세계 최초로 3나노 양산 성공을 발표했다. 올해 하반기에나 3나노 제품 양산에 들어가는 TSMC와 기술격차를 최대 6개월 가량 벌린 셈이다.
특히 삼성전자는 3나노부터 차세대 트랜지스터 구조 기술인 GAA를 적용해 2나노 양산 전까지 기존 핀펫(FinFET) 방식을 유지하는 TSMC와 차별화를 뒀다.
GAA는 전류흐름을 조절하는 스위치 역할을 하는 반도체 트랜지스터 구조를 개선, 기존 핀펫 구조보다 전력효율을 높인 기술이다. 핀펫 기반 5나노 공정 대비 성능은 23% 향상되며 전력소모는 45%, 면적은 16% 줄어든다.
정기태 삼성전자 파운드리사업부 기술개발실장(부사장)은 기술 개발 경과보고를 통해 △파운드리사업부 △반도체연구소 △글로벌 제조&인프라총괄 등 사업부를 넘어선 협업으로 기술개발 한계를 극복한 점을 강조하는 등 개발에서부터 양산에 이르기까지의 과정을 설명했다.
이어 경계현 삼성전자 DS부문장(대표이사 사장)은 "삼성전자는 이번 제품 양산으로 파운드리 사업에 한 획을 그었다"고 임직원들을 격려하며, "핀펫 트랜지스터가 기술적 한계에 다다랐을 때 새로운 대안이 될 GAA 기술의 조기 개발에 성공한 것은 무에서 유를 창조하는 혁신적인 결과"라고 말했다.
삼성전자가 3나노 공정을 적용한 제품을 외부에 공개한 건 대형 고객사 확보에 유리하기 때문이다. 삼성전자 파운드리사업부는 삼성전자 시스템LSI사업부를 비롯해 퀄컴, 엔비디아 등을 주요 고객사로 두고 있다. 삼성전자의 2021년 기준 파운드리 고객사는 100곳 이상이다. 2026년까지 300곳 이상 고객사를 확보할 계획이다.
삼성전자는 3나노 GAA 공정을 고성능 컴퓨팅(HPC)에 첫 적용하고, 주요 고객들과 모바일 시스템온칩(SoC) 제품 등 다양한 제품군에 확대 적용할 계획이다. 향후 평택캠퍼스에서도 3나노 GAA 파운드리 공정 제품을 양산할 예정이다.
업계에서는 삼성전자가 미세공정 반도체 시장에서 TSMC를 제칠 기회를 잡은 것으로 평가하고 있다. 반도체 공정이 미세해질수록 성능은 좋아지고 전력 소모량은 줄어든다. 고성능 반도체를 원하는 고객들의 주문이 몰릴 수밖에 없다. 시장조사업체 옴디아에 따르면 지난해 세계 파운드리 시장 점유율은 TSMC가 49.5%로 1위다. 삼성전자(16.3%)의 세 배 이상이다. 이 격차는 올해 1분기 더 벌어진 것으로 알려졌다.
업계에서는 TSMC가 3㎚ 반도체를 생산한다고 하더라도 GAA 기술을 적용한 삼성전자 반도체와는 성능에 차이가 있을 것으로 보고 있다. 삼성전자는 GAA 기술을 적용하면 기존 공정보다 전력은 45% 절감되고, 성능은 25% 올라간다고 설명했다.
