삼성, 1㎚ 준비 순항…GAA 기술력 높이기 '총력'

차세대 GAA, 파운드리 게임 체인저
속도전 대신 안정적인 기술 개발 집중
2분기 매출 증가율 두 자릿수 기대

삼성전자가 12일(현지시간) 개최한 올해 파운드리 포럼의 핵심은 기존 로드맵에서 밝힌 최첨단 공정의 안정화다. 삼성전자는 2027년 1.4㎚(나노미터·1㎚=10억분의 1m) 공정 양산을 목표한 바 있는데, 고객에게 안정적인 제품 공급을 위해 수율(완성품 중 양품 비율)과 성능에 더 많은 역량을 투입하겠다는 구상을 밝혔다. 이번 포럼에서 1.4㎚ 양산 시점을 앞당길 가능성이 제기되기도 했지만, 결국 로드맵을 잘 이끌어 1㎚ 시대 주도권을 쥐겠다는 의지를 재확인했다는 평가가 나온다.

12일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2024' 행사장 모습 / [사진제공=삼성전자]

삼성전자는 2022년 업계 최초로 3㎚ 공정에 도입한 게이트올어라운드(GAA) 기술력을 끌어올리고 있다는 점을 강조했다. GAA는 반도체를 구성하는 트랜지스터 게이트(전류가 드나드는 문)와 채널(전류가 흐르는 길)이 닿는 면을 4개로 늘린 차세대 기술이다. 기존 트랜지스터 구조인 핀펫(FinFET) 대비 데이터 처리 속도가 빠르고 전력 효율이 높다 보니 파운드리 업계 게임 체인저로 꼽힌다. 삼성전자는 업계 1위인 대만 TSMC보다 먼저 GAA를 도입해 주목받았다.

삼성전자는 포럼에서 "현재 안정적인 수율로 GAA 기반 3㎚ 1세대(SF3E)를 양산 중"이라며 "2세대 공정(SF3) 역시 SF3E 양산 경험을 토대로 차질 없이 개발해 하반기 양산할 것"이라고 예고했다. 또 "GAA 기술을 최초 적용한 이후 2㎚ 및 1.4㎚까지 개발을 진행하고 있다"고 설명했다.

삼성전자의 이런 방침은 최근 2년간 포럼에서 강조한 것과 차이가 있다. 회사는 2022년 포럼에선 2025년에 2㎚, 2027년에 1.4㎚ 공정을 적용한 반도체를 양산하겠다고 선언한 바 있다. 지난해 행사에선 대만 TSMC보다 먼저 업계 최초로 구체적인 2㎚ 공정 로드맵을 제시했다. 하지만 이번엔 첨단 반도체 속도전보다는 사업 내실을 위해 GAA 기술력을 끌어올리겠단 구상을 부각했다.

이는 경쟁사인 TSMC와 인텔이 모두 2㎚대부터 GAA를 도입하겠다고 밝힌 것과 관계가 있다. TSMC의 경우 2025년 2㎚ 양산을 예고한 만큼 삼성전자와는 3년 정도 기술 도입 격차가 생긴다. 삼성전자로선 그간 GAA 수율을 높일 시간을 번 셈이다.

파운드리 업계 1㎚ 로드맵도 진행 중이다. 최근 인공지능(AI) 기기 확산에 따른 고성능 반도체 수요로 파운드리 수주가 급증하면서 업계 경쟁은 더욱 치열해지고 있다. 현재 가장 앞선 기술은 TSMC와 삼성전자가 선보인 3㎚다. 2027년 1.4㎚ 양산을 예고했던 대만 TSMC는 지난 4월 1.6㎚ 공정을 통해 2026년부터 반도체 생산을 시작하겠다고 밝히며 선단 공정 로드맵을 추가했다. TSMC와 삼성전자를 추격 중인 미국 인텔은 당장 연내 18A(1.8㎚급) 도입을 예고하며 경쟁에 불을 붙인 상황이다.

삼성전자는 선단 공정 기술 개선을 통해 2027년까지 파운드리 사업에서 모바일 외 제품군의 매출 비중을 50% 이상 높여 나가겠다는 목표를 내놨다. 이 회사는 올해 대표적 고성능 컴퓨팅(HPC) 분야인 AI 연관 수주 규모가 지난해 대비 80% 증가했다. 지난해엔 AI 분야 스타트업 그로크(Groq)와 텐스토렌트(Tenstorrent)의 차세대 AI 칩 양산 사업을 수주하기도 했다.

이 같은 전략에 따라 삼성전자의 파운드리 고객 수는 2022년 100개에서 지난해 120개를 거쳐 2026년 169개, 2028년 210개로 확대될 것으로 전망된다. 지난해 삼성 파운드리 수주는 160억달러로 역대 최대 규모를 달성하기도 했다. 올해 2분기에는 시황 개선으로 두 자릿수 매출 증가율을 보일 것으로 전망된다.

KB증권은 "삼성 파운드리 고객 수는 글로벌 IP 업체(ARM, Cadence)와 국내 디자인하우스(가온칩스, 세미파이브) 등 파운드리 생태계 확대를 통해 연평균 10~15% 증가하고 있다"며 "2028년 삼성 파운드리 점유율은 24%로 추정돼 지난해 12%에서 5년 만에 2배 확대가 기대된다"고 말했다.