삼성전자 세계최초 3나노 반도체 양산, 의미는?
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삼성전자 세계최초 3나노 반도체 양산, 의미는?
  • 이동근 기자
  • 승인 2022.07.04 11:16
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TSMC 앞서 … 이재용 부회장 '초격차' 현실화 주목

[서울=뉴스프리존]이동근 기자=삼성전자가 세계 최초로 GAA(Gate-All-Around) 기술을 적용한 3나노(nm, 나노미터) 파운드리 공정 기반 반도체의 초도 양산을 시작했다고 밝히면서 '기술 초격차'를 실현할 수 있을지 파운드리 관련 업계의 주목을 사고 있다.

삼성전자는 지난달 30일, 반도체를 구성하는 트랜지스터에서 전류가 흐르는 채널(Channel) 4개면을 게이트(Gate)가 둘러 싸는 형태인 차세대 GAA 기술을 이용해 3나노 파운드리 공정 기반의 초도 양산을 시작했다고 밝혔다. 이번 양산은 경쟁사인 대만의 TSMC보다 약 6개월 빠른 것으로 업계에서는 보고 있다.

반도체 공정에서 나노라는 단위가 중요한 이유는 공정의 미세화가 어느정도 가능한가의 척도라는 점에서 중요하다. 나노라는 단위는 반도체 내 전기 회로의 선폭을 뜻한다. 숫자가 작을수록 반도체에 세겨진 전기회로가 가늘다는 이야기다.

삼성전자 파운드리사업부 (좌측부터) 정원철 상무, 구자흠 부사장, 강상범 상무가 화성캠퍼스 3나노 양산라인에서 3나노 웨이퍼를 보여주고 있다. (사진=삼성전자)
삼성전자 파운드리사업부 (좌측부터) 정원철 상무, 구자흠 부사장, 강상범 상무가 화성캠퍼스 3나노 양산라인에서 3나노 웨이퍼를 보여주고 있다. (사진=삼성전자)

이처럼 공정이 미세화되면 트렌지스터를 더 많이 넣을 수 있어 더 고성능의 반도체를 만들 수 있다. 물론 공정미세화를 안해도 반도체 자체를 크게 만들면 더 고성능의 반도체를 만들 수 있지만, 전자가 이동하는 거리가 멀어져 작동하는 속도가 늦어지고, 더 많은 열이 발생하고, 전력도 많이 들어간다.

또 반도체 원판(웨이퍼)에서 더 많은 집적 회로(Integrated Circuit, IC)를 만들 수 있어 생산 비용이 낮아진다. 때문에 파운드리 업체들은 더 적은 수의 나노 기술, 공정미세화에 사운을 걸고 달려들고 있다.

현재 파운드리 업계에서 가장 앞서나가고 있는 대만 TSMC와 삼성전자가 주력 생산 중인 반도체 중 가장 얇은 반도체가 5나노 급이다. 이번 발표는 여기에 3나노급에서 삼성전자가 먼저 앞서나가게 됐다는 의미다.

삼성전자는 이번에 3나노급 공정에 성공한 비결로 GAA를 꼽았다. GAA는 전류를 흐르게 하거나 또는 차단되도록 하는, 일종의 문 역할을 하는 '게이트'를 더 많이 사용하기 위한 기술이다. 여기에 채널을 얇고 넓은 모양의 나노시트(Nanosheet) 형태로 구현한 독자적 MBCFET GAA 구조도 적용했다.

이 구조는 나노시트의 폭을 조정하면서 채널의 크기도 다양하게 변경할 수 있으며, 기존 핀펫 구조나 일반적인 나노와이어(Nanowire) GAA 구조에 비해 전류를 더 세밀하게 조절할 수 있어 고성능·저전력 반도체 설계에 큰 장점이 있다고 삼성전자 측은 설명했다.

이전에는 윗면, 앞면, 뒷면 등 총 3면을 트랜지스터의 게이트로 쓰는 '핀펫(FinFET)' 기술이 사용됐는데, GAA기술, 더 나아가 MBCFET(Multi-Bridge-Channel Mosfet) GAA 기술을 적용, 게이트의 아랫면까지 활용해 전류의 흐름을 보다 세밀하게 제어, 공정 미세화에 따른 트랜지스터의 성능 저하를 줄이고 데이터 처리 속도와 전력 효율을 높일 수 있게 됐다는 것이다.

삼성전자는 3나노 GAA 1세대 공정과 기존 5나노 핀펫 공정을 비교하면, 전력을 45% 절감하면서 성능은 23% 높이고, 반도체 면적을 16% 줄일 수 있으며, 내년에 도입될 예정인 3나노 GAA 2세대 공정은 전력 50% 절감, 성능 30% 향상, 면적 35% 축소 등이 가능하다고 설명했다.

삼성전자 파운드리사업부장 최시영 사장은 "삼성전자는 파운드리 업계 최초로 '하이-케이 메탈 게이트(High-K Metal Gate)', 핀펫, EUV(극자외선, Extreme Ultraviolet) 등 신기술을 선제적으로 도입하며 빠르게 성장해 왔고, 이번에 MBCFET GAA기술을 적용한 3나노 공정의 파운드리 서비스 또한 세계 최초로 제공하게 됐다"며, "앞으로도 차별화된 기술을 적극 개발하고, 공정 성숙도를 빠르게 높이는 시스템을 구축해 나가겠다"고 말했다.

3나노 파운드리 양산에 참여한 파운드리사업부, 반도체연구소, 글로벌 제조&인프라총괄 주역들이 손가락으로 3을 가리키며 3나노 파운드리 양산을 축하하고 있다. (사진=삼성전자)
3나노 파운드리 양산에 참여한 파운드리사업부, 반도체연구소, 글로벌 제조&인프라총괄 주역들이 손가락으로 3을 가리키며 3나노 파운드리 양산을 축하하고 있다. (사진=삼성전자)

3나노 생산 이후를 위한 밑 준비도 진행 중이다. 업계에 따르면 삼성전자 이재용 부회장은 지난 14일(현지시간) 네덜란드 ASML 본사에서 피터 베닝크 CEO(최고경영자), 마틴 반 덴 브링크 CTO(최고기술책임자)를 만나 내년 이후 출시 예정인 '하이 뉴메리컬어퍼처(NA) EUV'를 포함해 올해 생산되는 EUV 노광장비 도입 계약을 마무리했다.

EUV 노광장비는 반도체 원판인 실리콘 웨이퍼에 7나노미터 이하의 미세회로를 새길 수 있는 최첨단 장비다. ASML이 전 세계에서 유일하게 생산하고 있어 EUV 노광장비를 얼마나 확보하느냐가 반도체 생산 규모를 좌우할 정도다.

인텔이 2025년 1.8나노 공정에 하이 NA EUV 장비를 5대 도입하는 계약을 맺었다고 올해 초 밝힌 데 이어 TSMC도 이달 16일 미국 실리콘밸리 기술 심포지엄에서 2024년 공정에 하이 NA EUV를 세계 최초로 도입한다고 발표한 바 있다.

한편 글로벌 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 삼성전자의 전 세계 파운드리 시장점유율은 지난해 4분기 18.3%에서 올해 1분기 16.3%로 2%포인트 하락한 반면, TSMC는 같은 기간 시장 점유율이 52.1%에서 53.6%로 올랐다.

따라서 이번 3나노 반도체 양산은 이재용 부회장이 주도해온 '초격차' 전략의 결실이자 TSMC를 따라잡을 수 있을지에 대한 중요한 분기점이 될 전망이다.

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강창기 2022-07-04 13:55:29
마약쟁이 이재용을 다시 감옥으로 보내주세요
삼성전자 베트남법인 현지채용 한국인근로자에 갑질, 언어폭력을 일삼고 개선에 응하지 않고
한국인 근로자를 억압하고 자신의 배를 불리는 악덕기업주 이재용
- 주요 내용
1. 부당해고 : 입사 설명회 시 정년 보장 약속 하였음
☞ 그러나 매년 몇 명씩 퇴사 조치하고 있음, 언제 해고 될 지 모르는 상태 근무하고 있음
2. 주말(토,일) 강제 출근 요청에 의한 강제노동으로 주말 휴식 미 보장
☞ 쉬는 토요일 강제 근무시키고 특근비 미 지급
3. 주재원과 현지채용 한국인과는 갑과 을의 관계로 갑질 만연 : 신 노예제도라 할 수 있음
☞ 화가 났을 때 언어 폭력 및 자신과 맞지 않으면 부당해고 조치
궁금한 사항이 있으시면 연락(+84914999083, 1325h20@gmail.com)주십시요
감사합니다.


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