삼성전자, 로드맵에 4나노 추가…"반도체 미세공정 한계 극복"(종합)

美 산타클라라서 '삼성 파운드리 포럼' 개최…로드맵 공개
EUV 장비 활용해 7나노 개발…향후 4나노까지 미세화 계획
FD-SOI 공정도 추가…사물인터넷 반도체 등 품종 다변화

[아시아경제 강희종 기자]삼성전자가 반도체 미세공정을 4나노미터(nmㆍ10억분의 1m))까지 낮추겠다고 발표했다. 이에 따라 전세계 파운드리 기업간 미세공정 경쟁이 더욱 격해질 전망이다.

삼성전자는 24일(현지시간) 미국 산타클라라에서 주요 고객사를 초청 '2017 삼성 파운드리포럼'을 열고 향후 로드맵을 공개했다. 이번 포럼은 지난 12일 삼성전자 DS(부품)부문 조직개편에서 파운드리사업팀이 파운드리사업부로 승격한 뒤 처음 열리는 행사다. 이번 포럼에서 파운드리(반도체 위탁생산) 고객사와 파트너사 관계자
약 400명이 참석했다.

이 자리에서 삼성전자는 새로운 로드맵에 8나노, 7나노, 6나노, 4나노까지 공정을 미세화하고 완전 공핍형 실리콘-온-인슐레이터(FD-SOI:Fully Depleted Silicon On Insulator, FD-SOI) 공정을 새로 도입한다고 밝혔다.

삼성전자는 지난해 10월 업계 최초로 10나노 공정으로 양산하는데 성공했다. 이어 올해 4월에는 10나노 2세대 공정(10 LPP, Low Power Plus)을 개발하는데 성공했다. 삼성전자는 자사 엑시노스9과 퀄컴의 스냅드래곤835를 생산하는데 10나노 공정을 적용하고 있다.

삼성전자는 극자외선 노광 장비(EUV)를 활용하지 않고 8LPP(8나노 Low Power Plus)까지 미세화를 이루겠다고 밝혔다. 8LPP는 EUV 장비 도입 전 현 노광장비로 구현할 수 있는 가장 경쟁력 있는 미세 공정이다.

삼성은 EUV 기술을 이용해 반도체 업계 최초로 7나노 공정을 선보이겠다고 밝혔다. 삼성전자는 "ASML과 협력해 EUV를 도입할 계획"이라며 "무어의 법칙의 한계를 극복하면서 한 자릿수 나노미터 반도체 시대를 개척할 것"이라고 설명했다.

삼성선자는 7나노 공정을 기반으로 독자적인 '스마트 스케일링 솔루션'을 적용해 6LPP를 구현할 계획이다. 또 핀펫(FinFET) 구조로 구혀할 수 있는 마지막 단계 미세공정인 5LPP도 개발한다.

이후에는 차세대 MBCFET( Multi Bridge Channel FET) 공정을 활용해 4나노 LPP까지 미세화할 계획이라고 밝혔다. MBCFET은 핀펫(FinFET) 구조의 물리적 한계를 극복하기 위해 삼성전자가 독자 개발한 GAAFET(Gate All Around FET) 기술이다. 핀펫(FinFET) 구조의 물리적 한계를 극복하기 위해 나노시트(Nanosheet)를 사용한다.

삼성전자는 또한 사물인터넷(IoT)에 적합한 28나노 FD-SOI 기술을 점진적으로 확대할 계획이며 eM램을 적용한 차세대 18나노 FD-SOI 기술도 선보이겠다고 밝혔다.

FD-SOI는 웨이퍼 위에 산화막을 형성해 소자에서 발생하는 누설 전류를 줄여주는 기술이다. 최근 저전력 사물인터넷 반도체가 부각되면서 다시 주목받고 있다. FD-SOI는 핀펫보다 제조 비용이 적고 전력 소모 측면에서 유리하다.

eM램(eMRAM·Embeded Magnetic Random Access Memory)은 SoC에 내장된 형태의 자성체 소자를 이용한 비휘발성 메모리로 플래시 메모리 대비 쓰기 속도가 약 1000배 빠른 특징이 있다.

삼성전자가 FD-SOI 공정을 도입한 것은 애플리케이션 프로세서(AP)이외에 사물인터넷 등 품종을 다변화하기 위한 차원으로 풀이된다.

삼성전자는 올해 8LPP 공정 개발을 완료하고 2018년에 7LPP를, 2019년 5LPP, 2020년 4LPP 공정 개발을 마친다는 계획이다. 또 2020년에는 18나노 FD-SOI 공정을 개발하겠다고 밝혔다.

하편, 삼성전자는 파운드리 고객 및 사업 파트너들과 기술의 방향을 공유하며 협력관계를 강화하기 위해 지난해부터 한국과 미국, 중국에서 '삼성 파운드리 포럼'을 개최했다. 올해도 이번 미국 포럼을 시작으로 국내 및 해외에서 진행 한다는 계획이다.

파운드리사업부 윤종식 부사장은 "모든 기기가 연결되는 ‘초 연결 시대’에서 반도체의 역할도 커지고 있다.”며 “삼성전자는 광범위한 첨단 공정 로드맵을 보유하고 있는 파운드리 파트너로서 고객들과 적극적인 협력관계 구축을 통해 최적의 맞춤형 솔루션을 제공할 것 "이라고 밝혔다.

한편 시장조사 업체 IHS마킷에 따르면 2016년말 기준 전세계 파운드리 시장에서 대만의 TSMC가 50.6%의 점유율로 1위를 기록하고 있다. 2위는 미국의 글로벌파운드리(9.6%), 3위는 대만 UMC(8.1%)이며 삼성전자는 7.9%로 4위다. 지난해말 기준 전세계 파운드리 시장 규모는 568억 달러이며 2020년에는 766억 달러로 성장할 전망이다.