’대만 TSMC 반드시 넘는다‘ 삼성전자, 2년 내 3나노미터 반도체 양산 돌입
’대만 TSMC 반드시 넘는다‘ 삼성전자, 2년 내 3나노미터 반도체 양산 돌입
  • 박상우 기자
  • 승인 2020.11.18 11:52
  • 댓글 0
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삼성전자가 대만 TSMC보다 먼저 3나노미터 반도체 양산을 시작할 수 있을까?

[M오토데일리 박상우 기자] 반도체 위탁생산부문에 공격적인 투자를 진행하고 있는 삼성전자가 2년 이내에 3나노미터(nm=10억분의 1미터) 반도체 양산에 돌입할 계획이다.

17일(현지시각) 블룸버그통신에 따르면 박재홍 삼성전자 파운드리 사업부 부사장이 최근 협력사 개발자들과 기술 동향을 공유하는 행사에서 “2022년까지 3나노미터 양산에 들어갈 것”이라고 밝혔다.

3나노미터는 반도체 회로의 선폭이 머리카락 3만분의 1정도로 가늘어 소비전략이 감소하고 처리속도가 향상된다. 칩 면적도 5나노 제품보다 35% 이상 줄어 스마트폰, 폴더블폰 등에 중요한 기술이다.

현재는 5나노미터 생산공정이 최신 기술이다. 이 기술은 TSMC와 삼성전자만 가지고 있다. 이들은 이 공정을 바탕으로 반도체 위탁생산 수주를 확보해왔다.

TSMC는 애플의 모바일 애플리케이션 프로세서인 A14 바이오닉과 PC용 프로세서인 M1을 비롯해 퀄컴, 엔비디아, AMD, 인텔, 미디아텍의 칩을 5나노미터 공정을 통해 생산하고 있다.

삼성전자는 지난 지난 2월 미국 퀄컴의 3세대 5G 모뎀인 스냅드래곤 X60 위탁생산을 수주, 5나노미터 공정에서 이를 생산하고 있다. 여기에 지난 8월 미국 IBM의 차세대 서버용 중앙처리장치인 파워10와 엔비디아의 신형 그래픽처리장치인 RTX 3000 시리즈를 수주했다.

그럼에도 격차는 좀처럼 좁혀지지 않고 있다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 삼성전자의 글로벌 파운드리 시장 점유율은 올해 3분기 기준 17.4%로 53.9%를 점유한 TSMC보다 36.5% 포인트 뒤처져있다.

고객사를 늘리며 시장 점유율을 높이고 있지만 TSMC와의 격차가 좁혀지지 않자 삼성전자는 최신 기술인 3나노미터 생산공정 기술을 TSMC보다 빠르게 확보해 격차를 줄인다는 계획이다. TSMC는 2022년 하반기에 3나노미터 반도체를, 2024년에 2나노미터 반도체 양산을 목표로 투자를 진행하고 있다.

이를 위해 이재용 삼성전자 부회장이 지난달 네덜란드 에인트호번에 위치한 ASML 본사를 찾아 차세대 반도체 기술 개발을 위한 협력 강화 방안을 논의했다.

삼성전자는 차세대 반도체 구현을 위해 EUV 기술이 필요하다는 판단에 2000년대부터 ASML과 초미세 반도체 공정 기술 및 장비 개발을 위해 협력해 왔으며, 2012년에는 ASML에 대한 전략적 지분 투자를 통해 파트너십을 강화했다.

(왼쪽부터) 마틴 반 덴 브링크(Martin van den Brink) ASML CTO, 이재용 삼성전자 부회장, 김기남 삼성전자 DS부문장 부회장, 피터 버닝크(Peter Wennink) ASML CEO가 네덜란드 에인트호번에 위치한 ASML 본사를 찾아 EUV 장비를 살펴보고 있다.

EUV 노광 기술은 극자외선 광원을 사용해 웨이퍼에 반도체 회로를 새기는 기술로, 기존 기술보다 세밀한 회로 구현이 가능해 인공지능(AI)·5세대(5G) 이동통신·자율주행 등에 필요한 최첨단 고성능·저전력·초소형 반도체를 만드는데 필수적인 기술이다.

삼성전자와 ASML은 EUV 관련 기술적 난제 해결을 위해 초기부터 EUV에 최적화된 첨단 반도체 소재 개발, 장비 생산성 향상, 성능 개선 등 다양한 분야에서 협력을 이어오고 있다.

일부 애널리스트들은 올해 삼성전자가 반도체부문에 260억달러를 투자할 계획인데 파운드리에 투자되는 금액은 TSMC가 매년 투자하는 금액인 170억달러보다 적어 빠르게 격차를 줄이지 못할 것으로 보고 있다.

다만 TSMC가 늘어나는 수요를 다 감당하기 어려운데다 애플, 엔비디아, 퀄컴 등은 여러 파운드리 업체에 물량을 나누는 것을 선호하기 때문에 삼성전자에게 기회는 열려있다.

실례로 애플이 지난 11일(현지시각) 자체 개발한 PC용 프로세서 M1을 공개했다.

M1은 애플이 영국의 세계 최대 반도체 설계전문회사인 ARM와 협업해 개발한 PC용 프로세서로 전작대비 CPU(중앙처리장치)는 최대 3.5배, GPU(그래픽처리장치)는 최대 6배, 머신러닝(기계학습) 기능은 최대 15배 빠르며 배터리 수명은 2배 이상 길어졌다.

이 M1은 TSMC의 최신 5나노미터 공정에서 전량 생산된다. 그러나 TSMC가 애플뿐만 아니라 퀄컴, 엔비디아, AMD, 인텔, 미디아텍의 칩을 5나노미터 공정으로 생산하기 때문에 M1을 안정적으로 공급하기 위해 공정라인을 추가로 구축해야 하지만 시간과 비용이 많이 들기 때문에 빠르게 구축하기가 쉽지 않다.

이 때문에 애플이 M1이 탑재되는 노트북인 맥북 시리즈와 모니터가 없는 보급형 데스크톱 PC인 맥미니 등 맥의 인기를 고려해 일부 생산량을 삼성전자에게 맡길 수 있다는 전망이 나오고 있다.

삼성전자는 지난 2월 화성사업장의 EUV(Extreme Ultra Violet, 극자외선) 전용 라인인 V1 라인을 본격적으로 가동했다. 이 라인은 초미세 EUV 공정 기반 7나노부터 혁신적인 GAA(Gate-All-Around) 구조를 적용한 3나노 이하 차세대 파운드리 제품을 주력으로 생산할 계획이다.

또 삼성전자는 지난달에 열린 3분기 실적발푠 컨퍼런스콜에서 “4분기에 2세대 5나노미터와 1세대 4나노미터 모바일 제품 설계를 완료해 파운드리에서 역대 최대 분기 매출을 이어갈 것”이라고 밝힌 바 있다.

아울러 이재용 부회장이 지난 2일 화성반도체연구소를 방문해 3나노 공정기술 보고를 받으며 챙기는 모습을 보이고 있다.

삼성전자의 화성 반도체 공장.

 


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