초미세 반도체 조기양산 승부수…삼성 파운드리 "TSMC 잡겠다"

삼성 파운드리 포럼 2021

'핀펫' 적용한 17나노 신공정 공개
애플·샤오미 등 글로벌업체 겨냥

최시영 삼성전자 파운드리사업부장. 사진=삼성전자 제공

7일 새벽 온라인으로 열린 삼성전자 파운드리 포럼은 미세공정에서 답보 상태에 머물고 있다는 시장의 우려를 불식시키기 위한 자리였다. 삼성전자는 올해 초 IR(기업설명회) 행사에서 3㎚(나노미터·1㎚=10억분의 1m) 반도체의 내년 생산 계획을 밝힌 이후 이렇다 할 로드맵을 내놓지 못했다. 삼성전자는 이날 포럼에서 2㎚와 3㎚ 반도체 양산 계획을 발표하면서 기술리더십을 재확인하는 한편 대만 TSMC와의 본격 승부에 나서는 신호탄을 쐈다.

TSMC와 진검승부

삼성전자가 파운드리(반도체 수탁생산) 미세공정 부문에서 숨죽이고 있는 동안 TSMC와 인텔은 공격적인 행보를 이어갔다. TSMC는 3년간 1000억달러(약 119조원)를 파운드리 투자에 쏟아붓는다고 발표했다. 인텔은 파운드리 시장 재진출을 선언하며 2024년까지 1.8㎚급 반도체를 생산하겠다고 밝혔다.

같은 기간 삼성전자의 파운드리 시장 점유율은 떨어졌다. 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면 TSMC는 지난 2분기 세계 파운드리 시장에서 점유율(매출 기준) 58%로 14%의 삼성전자와 격차를 벌렸다. 1분기 조사에선 TSMC가 55%, 삼성전자가 17%였다.

TSMC와 인텔이 이처럼 공격적인 투자에 나서는 것은 파운드리 시장이 급성장하고 있기 때문이다. 미국 애플·테슬라를 비롯해 글로벌 완성차 업체들이 반도체 자체 개발을 선언하면서 파운드리 업체들의 수주 경쟁도 격화하고 있다. 미국 시장조사업체 IC인사이츠는 세계 파운드리 시장 규모가 올해 1072억달러(약 128조원)에서 2025년 1512억달러(약 180조원)로 커질 것으로 전망했다.

업계에서는 이날 삼성전자가 파운드리 포럼에서 반도체 미세공정 로드맵을 발표하면서 시장 판도가 달라질 것으로 내다보고 있다. 상반기로 예고한 3㎚ 반도체 양산 시점은 TSMC보다 다소 빠를 것으로 예상된다. 2㎚ 반도체 양산 시점은 2025년으로 못 박았다.

인텔이 2024년 1.8㎚ 반도체 양산을 선언하긴 했지만 업계에선 현실화하기 쉽지 않을 것으로 보고 있다. 인텔의 파운드리는 아직 시작단계인 데다 안정적인 수율을 확보하는 데도 3~4년 이상 시간이 걸릴 것으로 예상돼서다.

같은 3㎚ 반도체도 성능은 ‘차별화’

삼성전자는 3㎚ 반도체에 이어 2㎚ 반도체에도 게이트올어라운드(GAA) 기술을 적용하겠다고 밝혔다. GAA는 TSMC가 3㎚ 공정에 적용하기로 한 핀펫(FinFET) 기술보다 전력 효율과 성능 면에서 더 우수한 것으로 알려졌다. 스마트폰 업체들은 최근 들어 전력 효율성에 더 집착하고 있다.

삼성전자는 파운드리 포럼에서 핀펫 기반 17㎚ 신공정의 시작도 알렸다. 28㎚ 공정과 비교하면 성능은 39%, 전력효율은 49% 좋다. 이를 통해 칩 면적을 43% 줄일 수 있다. 생산원가를 그만큼 아낄 수 있다는 뜻이다. 이미지센서, 모바일 DDI(디스플레이 구동칩) 등 28㎚ 이상 공정을 활용했던 제품에 이 기술을 적용할 수 있을 것으로 예상된다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부장(사장·사진)은 이날 “코로나19로 급격한 디지털 전환이 이뤄지는 가운데, 고객들의 다양한 아이디어가 칩으로 구현될 수 있도록 차별화된 가치를 제공해나갈 것” 이라고 밝혔다.

박신영/이수빈 기자 nyusos@hankyung.com