TSMC 제친다…삼성전자, 내년 상반기 3나노 반도체 양산

[아이뉴스24 민혜정 기자] 삼성전자가 내년 상반기에 3나노미터(nm) 공정을 도입한 반도체를 양산한다는 계획을 밝혔다. 세계 최대 반도체 위탁생산(파운드리) 업체인 대만 TSMC가 내년 7월 3나노 공정을 도입한다는 관측이 나오는 상황에서 3나노 경쟁에서 주도권을 잡겠다는 전략으로 풀이된다.

삼성전자는 게이트올어라운드(GAA) 기술을 3나노 공정부터 도입한다. 2023년에는 3나노 2세대, 2025년에는 GAA 기반 2나노 공정 반도체를 양산할 예정이다. TSMC는 2024년 도입할 2나노부터 GAA를 적용할 전망이다.

삼성전자는 '또 하나의 차원을 더하다'(Adding One More Dimension)을 주제로 '삼성 파운드리 포럼 2021'을 개최했다고 7일 밝혔다.

이번 포럼을 통해 삼성전자는 'GAA 기술 기반 3나노 및 2나노 공정 양산 계획'과 '17나노 신공정 개발' 등을 발표하고 공정기술·라인운영·파운드리 서비스를 한 차원 더 발전시켜, 빠르게 성장하는 파운드리 시장에서 경쟁력을 강화하겠다고 밝혔다.

'삼성 파운드리 포럼 2021'은 역대 파운드리 포럼 중 가장 많은 500개사, 2천명 이상의 팹리스 고객과 파트너들이 사전 등록하며 높은 관심을 끌었다.

GAA 기술은 전력효율, 성능, 설계 유연성을 가지고 있어 공정 미세화를 지속하는데 필수적이다.

삼성전자는 내년 상반기 GAA 기술을 3나노에 도입하고, 2023년에는 3나노 2세대, 2025년에는 GAA 기반 2나노 공정 양산 계획을 밝히며 차세대 트랜지스터 기술 선점에 대한 자신감을 나타냈다.

특히 삼성전자의 독자적인 GAA 기술인 MBCFET(Multi Bridge Channel FET) 구조를 적용한 3나노 공정은 핀펫 기반 5나노 공정 대비 성능은 30% 향상되며 전력소모는 50%, 면적은 35% 감소될 것으로 예상된다.

TSMC는 3나노 공정을 내년 7월, 2나노 공정은 2024년 도입한다는 관측이 나오고 있다. TSMC는 2나노부터 GAA 기술을 적용할 전망이다.

삼성전자 관계자는 "3나노 공정의 경우 안정적인 생산 수율을 확보하며 양산을 위한 준비가 이뤄졌다"고 말했다.

삼성전자는 비용적인 측면에서의 효율성과 응용 분야별 경쟁력을 갖춘 제품을 제공하기 위해 핀펫 기술을 지속적으로 개선하고 있으며 이번 포럼을 통해 핀펫 기반 17나노 신공정을 발표했다.

17나노 공정은 28나노 공정 대비 성능은 39% 전력효율은 49% 향상되며 면적은 43%가 감소될 것으로 기대된다.

특히 평면 트랜지스터 기반의 28나노 이상 공정을 주로 활용하는 이미지센서, 모바일 디스플레이 드라이버 IC 등의 제품에도 17나노 신공정을 적용할 수 있어 다양한 응용처로의 확대 가능성도 선보였다.

또 삼성전자는 기존 14나노 공정을 3.3V 고전압, eMRAM 지원 등 MCU(Micro Controller Unit)에 적용할 수 있는 다양한 옵션을 개발해 IoT, 웨어러블 기기 등 핀펫 공정의 응용처 다변화를 지원하며, 8나노 RF(Radio Frequency) 플랫폼의 경우 5G 반도체 시장에서 6GHz 이하 mmWave 제품에서의 리더십을 확보한다는 계획이다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 기조연설에서 "대규모 투자를 통해 생산 역량을 확대하고 GAA 등 첨단 미세공정 뿐만 아니라 기존 공정에서도 차별화된 기술 혁신을 이어갈 것"이라며 "코로나19로 인해 급격한 디지털 전환이 이뤄지고 있는 가운데, 고객들의 다양한 아이디어가 칩으로 구현될 수 있도록 차별화된 가치를 제공해 나갈 것"이라고 말했다