최근 삼성전자 파운드리가 대형 고객사로부터 외면받고 있다는 부정적인 관측이 전해지는 가운데, 삼성이 자사 파운드리 신공정 개발 소식과 라인업 강화 계획을 발표하면서 분위기 반등을 꾀하는 모습이다.

올 8월 인텔이 차기 GPU 파운드리를 TSMC에 맡기겠다고 공식 발표, 최근에는 엔비디아마저 내년 출시할 GPU, 지포스 RTX40 시리즈의 파운드리 업체로 TSMC를 선택할 것이라는 전망까지.

그때마다 삼성전자는 ‘기술력 차별화’를 강조하며 파운드리 경쟁력을 강화하겠다고 자신해왔는데, 이번에 그 구체적인 계획을 공개한 것이다.

한 반도체업계 관계자는 녹색경제신문에 “파운드리 공급난이 지속되는 상황에서 삼성전자는 업계 2위 자리를 꾸준히 지켜온 만큼 고객사들 사이에서 어느 정도의 신뢰도를 형성하고 있는 터라, 사실상 수주 물량에 대한 걱정은 크게 없을 것”이라며, “다만 1위 TSMC 추격을 위해 대규모 투자를 계획하며 기술 개발과 생태계 확장에 전념하고 있으며, 특히, 미세공정 기술력 강화와 응용처 확대를 위한 여러 시도를 펼치는 상황”이라고 설명했다.

7일 삼성전자는 ‘또 한 차원을 더하다(Adding One More Dimension)’라는 주제로 ‘삼성 파운드리 포럼 2021’을 온라인 개최하면서 파운드리 경쟁력 강화를 위해 현재 삼성전자가 준비하는 차세대 신공정 기술을 소개했다.

파운드리 산업에 있어서 ‘또 하나의 차원’을 더하기 위해 삼성이 공개한 계획은 크게 두 가지, GAA(Gate-All-Around) 기술 기반의 3나노 및 2나노 공정 양산과 핀펫 기반의 17나노 신공정 개발 소식이다.

먼저, GAA는 차세대 트랜지스터 제조 기술로, 삼성이 세계 최초 양산에 도전한 차세대 반도체 중 하나다. 트랜지스터는 전자회로 내에서 전자의 흐름을 조절하는 스위칭을 담당하는 핵심 소자를 말하는데, 최근 반도체 크기 자체가 점점 작아지다 보니 기존 핀펫 구조의 트랜지스터는 전류를 제어하는 게이트가 제 역할을 하지 못해 효율이 떨어지는 문제가 발생, GAA는 모든 게이트에서 전류가 흐르게 하는 구조로, 통로가 좁아진 트랜지스터의 효율을 극대화한 공정으로 주목받았다.

반도체 크기는 줄이면서도 성능은 최대로 이끌 수 있는 공정인 GAA 기술 개발에 삼성이 적극적으로 뛰어든 이유다.

삼성은 이날 포럼에서 2022년 상반기 GAA 기술을 3나노에 도입한 뒤 2023년까지 3나노 2세대, 2025년에는 2나노 공정에 진입해 제품을 양산하겠다는 장대한 계획을 밝혔다. 3나노 공정의 경우 이미 안정적인 생산 수율을 확보했다고 전했다.

특히, 삼성은 독자적인 GAA 기술, ‘MBC펫(Multi Bridge Channel FET)’ 구조를 적용한 3나노 공정의 성능은 핀펫 기반 5나노 공정 대비 30% 향상될 것으로 내다봤으며, 전력 소모는 50%, 면적은 35% 감소될 것으로 전망했다.

이와 함께 핀펫 구조 기반의 17나노 신공정 개발 소식도 전했다. 17나노 공정은 기존 28나노 공정 대비 성능은 39%, 전력효율은 49% 향상되며 면적은 43%가 감소될 것으로 기대한다고 삼성전자는 전했다.

추후 이미지센서, 모바일 디스플레이 드라이버 IC 등 제품에까지 17나노 신공정을 적용할 계획으로 다양한 응용처로의 확대 가능성을 시사하기도 했다.