초격차 삼성, 파운드리 기술 TSMC 앞섰다…내년 상반기 GAA 3nm 도입

삼성전자 파운드리 포럼 2021 개최
업계 예상깨고 내년 상반기 3nm GAA 양산 계획 밝혀
TSMC보다 3nm 수개월·GAA 도입 1년 이상 앞서
레거시 공정 부지 확보 검토…개발·투자 병행

[아시아경제 우수연 기자] 2030년 시스템 반도체 1위를 목표로 하고 있는 삼성전자가 GAA(Gate All Around) 기반 미세공정 로드맵을 공개하며 세계 1위 파운드리 기업인 대만 TSMC를 바짝 추격하고 나섰다. 미세 공정과 트랜지스터 구조 등 모든 기술력 측면에서 세계 최초 타이틀을 거머쥐겠다는 독보적인 초격차 기술을 통해 시장을 선도, 1위로 올라서겠다는 삼성의 전략이다.

7일 삼성전자는 차세대 파운드리 미세공정 기술력을 선보이는 ‘삼성 파운드리 포럼 2021’을 온라인으로 개최했다. 이 자리에서 최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 GAA 기술을 내년 상반기부터 3㎚ 공정에 도입하고 2023년에는 3㎚ 2세대, 2025년에는 2㎚ 공정 양산을 시작하겠다는 계획을 밝혔다.

로드맵대로라면 삼성은 3㎚ 미세공정 경쟁은 물론, 트랜지스터 기술(GAA)까지 TSMC를 앞서게 된다. 당초 업계의 예상은 TSMC가 내년 하반기 3㎚ 공정 양산을 먼저 시작하며 세계 최초 타이틀을 가져가고 삼성은 내년 하반기 GAA 기술 최초 도입으로 대응할 것이라 전망됐다.

하지만 삼성은 업계의 예상을 깨고 3㎚ 공정 및 GAA 도입을 동시에 내년 상반기로 앞당겼다. 현재 파운드리시장에서 TSMC가 점유율은 앞서가고 있지만 기술력 측면에서는 독보적 지위를 내줄 수 없다는 삼성의 의지가 반영된 조치로 보인다. TSMC는 내년 하반기 3㎚ 공정 양산을 시작하고 이르면 2023년 2㎚ 공정부터 GAA 기술을 도입할 예정이다. 3㎚ 공정 기준으로는 삼성이 수개월가량, GAA 기술 도입 기준으로는 1년 이상 앞서는 셈이다.

GAA는 전력효율, 성능, 설계 유연성 측면에서 공정 미세화를 지속하는 데 필수적인 기술이다. 삼성전자의 독자 GAA 기술인 ‘MBCFET’ 구조를 도입한 3㎚ 공정은 기존 핀펫 기반의 5㎚ 공정 대비 성능이 30% 향상되고 전력 소모는 50%, 면적은 35% 줄어들 것으로 기대된다.

삼성의 세계 최초 GAA 기반 3㎚ 공정은 현재 증설 중인 평택 공장 위주로 먼저 도입될 전망이다. 여기에 최종 후보지 선정이 한창인 미국 파운드리 신공장에도 3㎚ 첨단 라인이 들어설 것이란 전망도 제기된다. 최 사장은 "현재 평택에 4㎚ 이하 공정 제품을 생산할 새로운 공간을 추가하고 있다"며 "여러 후보지를 검토 중인 미국 공장 관련해서도 빠른 시일 내에 공식 입장을 발표할 것"이라고 말했다.

한편 삼성은 첨단 공정 기술력 확보뿐만 아니라 수익성 확보를 위한 레거시 공정 투자 및 개발도 병행한다. 이날 최 사장은 핀펫 기반 17㎚ 신공정 개발 발표와 동시에 레거시 공정을 위한 새로운 공장 부지 확보 옵션도 고려하고 있다고 밝혔다.

최근에는 이미지센서, 모바일디스플레이드라이버IC 등 28㎚ 이상의 레거시 공정을 활용한 응용처들이 다양화되는 추세다. 삼성이 새롭게 도입한 17㎚ 신공정은 기존 28㎚ 공정 대비 성능이 38%, 전력효율은 49% 향상되며 면적은 43% 줄어들 것으로 기대된다. 최 사장은 "대규모 투자를 통해 생산 역량을 확대하고 GAA 등 첨단공정뿐만 아니라 기존 공정에서도 기술 혁신을 이어갈 것"이라며 "고객들의 다양한 아이디어가 칩으로 구현될 수 있도록 차별화된 가치를 제공하겠다"고 말했다.

우수연 기자 yesim@asiae.co.kr