삼성전자 TSMC 넘어 또 세계 최초… 3나노 반도체 양산

[서울와이어 한동현 기자] 삼성전자가 30일부터 세계 최초로 3나노 반도체 양산을 시작한다. 대만 TSMC와 인텔 등보다 반년 이상 빠른 시점으로 파운드리(위탁생산) 시장에서의 격차를 좁힐 것으로 기대된다.

기존 핀펫(FinFET) 공정 대신 게이트올어라운드(GAA)를 적용한 점도 관심을 끈다. 신기술을 적용해 안정적으로 수율(설계 대비 실제 생산된 정상 칩 비율)을 확보한다면 4나노 공정에서 뒤쳐졌던 점유율을 따라잡을 것으로 기대된다.

GAA는 채널이 게이트에 닿는 실질적인 면적을 늘려 충분한 양의 전력이 흐르도록 하는 기술이다. 3나노 GAA 공정을 활용하면 7나노 FinFET 공정 대비 칩 면적 45%, 소비전력 50%씩 절감되고 성능은 약 35% 향상된다. 기존 공정과 호환성도 높아 설비 교체도 필요없다.

신기술 공정과 안정적인 수율 확보까지 보장된다면 파운드리 시장에서 TSMC를 빠르게 추격할 것으로 보인다. 삼성전자와 TSMC의 파운드리 시장 점유율 격차는 지난해보다 벌어진 상태다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 올 1분기 파운드리 점유율은 TSMC가 53.6%, 삼성전자가 16.3%로 집계됐다. 지난해 4분기 양사 격차가 33.8%포인트였으나 올 1분기 3.5%포인트 커졌다.

삼성전자가 올해 발표했던 대로 3나노 공정을 본격화하는 동안 TSMC와 인텔 등 경쟁사는 빨라야 올 하반기에나 3나노 양산에 들어갈 전망이다. 양사 모두 기존 FinFET공정을 유지할 계획이며 GAA 도입은 2나노부터 적용된다. 

업계는 삼성전자가 예고했던 반도체 로드맵 실현 여부에도 관심을 보인다. 지난해 최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 2022년 상반기에 GAA 기술을 적용한 3나노 1세대 반도체, 2023년 3나노 2세대 양산 등을 예고한 바 있다. 2025년에는 세계 최초 2나노 반도체 양산까지 내다봤다. 이 중 올 상반기 내 3나노 1세대 반도체 양산이 계획대로 진행됐다.

고객사 확보도 진행돼 안정적인 수율 확보만이 과제로 남았다. 삼성전자는 지난 2019년부터 GAA 초기 버전 공정설계키트(PDK)를 주요 기업에게 배포해 3나노 GAA 고객사를 확보하는데 주력했다. 

업계 관계자는 "선제적으로 3나노 GAA 공정을 도입한 덕에 고객사들이 향후 로드맵 수립 시 삼성전자를 먼저 고려할 것"이라며 "수율과 성능만 보장되면 점유율 확보 성과가 기대 이상이라 본다“고 말했다.