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[삼성 반도체 초격차-5] “가속 페달 밟았다”…4년내 TSMC 추격

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[삼성 반도체 초격차-5] “가속 페달 밟았다”…4년내 TSMC 추격

6월 3나노공정 세계 최초 양산 성공이 시장 판도 변화 발판 마련
1.4나노 양산 2027년 즈음엔 공정 미세기술 TSMC 무조건 앞선다

3일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2022'에서최시영 파운드리사업부장 사장이 발표를 하고 있다. 사진=삼성전자이미지 확대보기
3일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2022'에서최시영 파운드리사업부장 사장이 발표를 하고 있다. 사진=삼성전자
삼성전자가 파운드리(반도체 수탁생산) 사업에 가속 패달을 깊숙이 밟으며 속도를 내기 시작했다.

삼성전자는 메모리반도체와 디스플레이 사업에 뒤늦게 진출하면서도 최고 경영진의 선제적 결단에 이어지는 집중적인 대규모 투자, 동시 다발적인 기술 개발을 통해 공정 미세화 기술 개발부터 양산까지의 기간 단축을 통해 경쟁사를 압도해왔다.

2019년 ‘시스템 반도체 비전 2030’을 발표한 후 3년 여가 지나는 동안은 예열의 시간이었다. 이 과정에서 언론은 삼성전자가 파운드리 사업에서 고전을 면치 못했고, 선두업체인 대만 TSMC를 따라잡기는커녕 오히려 격차가 벌어졌다는 비판도 제기됐다.

그러나 지난 6월 TSMC를 제치고 세계 최초로 3나노 공정 양산에 들어간 뒤 상황은 뒤바뀌었다. 통상 후발주자가 선두로 치고 나가면 우월적 지위에 자만하던 선발 주자는 당황한다. 삼성전자의 3나노 양산이 실제 매출 확대로 이어지기까지는 시간이 걸리겠지만, 심리적인 측면에서 놓고 봤을 때 최초를 빼앗긴 TSMC는 당황하고, 수요업체의 마음을 흔든 것만은 분명하다. 3나노가 시장 판도를 바꿀 ‘게임 체인저’가 된 것이다.

지난 3일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 ‘삼성 파운드리 포럼 2022(Samsung Foundry Forum 2022)’는 삼성전자가 그동안 숨겨왔던 역공의 시나리오를 공개하는 자리가 되었다.

삼성전자는 이날 △파운드리 기술 혁신, △응용처별 최적 공정 제공, △고객 맞춤형 서비스, △안정적인 생산 능력 확보 등을 앞세워 파운드리 사업 경쟁력을 강화해 나가겠다고 밝혔다.
최시영 삼성전자 파운드리사업부장 사장은 “고객의 성공이 삼성전자 파운드리 사업부의 존재 이유”라고 강조하며 “삼성전자는 더 나은 미래를 창조하는 파트너로서 파운드리 산업의 새로운 기준이 되겠다"고 말했다.

선단 파운드리 공정 혁신과 함께 차세대 패키징 적층 기술 개발에 박차를 가하겠다고도 했다.

이를 위해 삼성전자는 GAA(게이트 올 어라운드, Gate All Around) 기반 공정 기술 혁신을 지속해 2025년에는 2나노, 2027년에는 1.4나노 공정을 도입할 계획이다. 별도로 단서를 달진 않았으나 향후 공정 미세화 양산 시기는 TSMC보다 앞서는 것으로 이해됐다. 적어도 2027년까지는 공정 기술에 있어 TSMC를 압도하겠다는 것이다.

공정 혁신과 동시에 2.5D‧3D 이종 집적(Heterogeneous Integration) 패키징 기술 개발도 가속화한다.특히, 삼성전자는 3나노 GAA 기술에 삼성 독자의 MBCFET(멀티브리지채널펫, Multi Bridge Channel FET) 구조를 적용하는 한편 3D IC 솔루션도 제공하며 고성능 반도체 파운드리 서비스를 제공할 예정이다.

전압 제어 능력을 극도로 끌어올리는 MBCFET는 1나노대 공정 시대를 열한 핵심 기술이다. TSMC 등이 사용하고 있는 핀펫(FinFET) 방식은 이름처럼 물고기 비늘 같은 구조로 윗면과 좌우 3면에만 전압을 제어하는 게이트가 탑재돼 있다. 삼성전자가 3나노 양산을 통해 최초 상용화한 GAA는 핀펫보다 한 단계 나아가 상하와 좌우 4면 모두에 게이트를 설치, 전압제어 능력을 향상시켰다. MBCFET는 8면이나 12면 이상 게이트를 설치할 수 있어 전압제어 는력을 극대화할 수 있다.

또한 삼성전자는 2015년 고대역폭 메모리 HBM2의 성공적인 출시를 시작으로 2018년 로직 칩과 4개의 HBM칩을 하나의 패키지로 구현한 독자 구조의 2.5D 패키지 기술인 I-Cube(2.5D), 2020년 시스템 반도체를 3차원(3D) 형태로 쌓아 올린 ‘X-Cube(3D) 등 패키징 적층 기술 혁신을 지속해 나가고 있다.

또한 u-Bump(마이크로 범프, micro Bump)형 X-Cube를 2024년에 양산하고, 2026년에는 Bump-less(범프를 없앤)형 X-Cube를 선보일 계획이다.

삼성전자는 ”이러한 기술은 삼성전자가 독자 개발한 것들로, TSMC의 것보다 비교 우위의 경쟁력이기도 하다“라면서, ”기술 경쟁에서 승기를 잡고, 우리의 또 다른 장점인 기술영업력을 발휘해 더 많은 고객이 삼성전자를 선택하도록 할 것“이라고 말했다.


채명석 글로벌이코노믹 기자 oricms@g-enews.com