[뉴스속 용어]美, 대중국 반도체 제재 핵심 카드 부상한 ‘GAA’

미국 정부가 중국 반도체 산업에 대한 추가 제재 카드로 검토하고 있는 게이트올어라운드(GAA)는 기존 반도체 트랜지스터 구조 대세인 핀펫의 한계를 극복한 기술이다.

트랜지스터는 반도체를 구성하는 주요 소자로 전류의 흐름을 조절해 증폭하거나 스위치 역할을 하는 장치다. 이 트랜지스터에서 가장 중요한 부분이 바로 게이트다. 게이트를 통해 전압을 가하면 전류가 흐르고 반대의 경우에는 전류가 차단된다. 인공지능(AI) 시대 반도체의 크기가 점점 작아지고 고집적화되면서 반도체 칩 하나에 들어가는 트랜지스터 크기도 점점 작아지고 있다. 이때 더 작아진 트랜지스터를 정밀하게 컨트롤해야 하는 필요성이 커지면서 입체(3D) 구조의 공정기술인 핀펫(FinFet) 기술이 개발됐다. 구조가 물고기 지느러미(Fin) 모양을 닮았다고 해서 ‘핀 트랜지스터’라고도 불린다. 게이트와 채널이 3개면으로 맞닿은 구조로, 접점 면적을 키워 반도체 성능을 향상시켰다. 삼성전자는 2012년 14㎚(나노미터·1㎚=10억분의 1m) 공정부터 핀 트랜지스터를 적용했다.

하지만 이 방식으론 4나노 이후 공정 이후 공정엔 적용이 어렵다는 게 한계로 지목됐다. 그래서 4개면이 모두 맞닿은 형태로 진화시킨 게 바로 차세대 3나노 GAA 구조다. GAA 구조의 트랜지스터는 전류가 흐르는 채널 4면을 게이트가 둘러싸고 있어 전류의 흐름을 보다 세밀하게 제어할 수 있는 게 특징이다. 3나노 이하 공정에서는 핀펫보다 GAA가 더 효율적인 것으로 알려졌다.

삼성전자는 2022년 3㎚ 파운드리(반도체 위탁생산) 공정에 업계 최초로 GAA를 도입했다. 대만 TSMC와 인텔 등 다른 파운드리 업체도 2㎚ 이하 공정에 GAA 도입을 예고한 상태다.

한편 블룸버그통신은 11일(현지시간) 복수 소식통을 인용해 미 정부가 차세대 트랜지스터 기술로 꼽히는 GAA 기술의 중국 접근을 막기 위한 논의를 진행하고 있다고 보도했다. 미 상무부 산업안보국(BIS)이 최근 GAA 규제 초안을 업계 전문가로 구성된 기술자문위원회에 보냈고, 해당 절차가 규제 도입에 있어서 마지막 절차에 속하지만 아직 확정되지 않은 상태라는 설명도 했다. 반도체 업계는 이번 GAA 규제 논의가 어떤 방향으로 흘러갈지 촉각을 곤두세우고 있다.

이은정 기자 mybang21@asiae.co.kr