최시영 삼성전자 파운드리사업부장(사장·사진)은 6일(현지시간) 미국에서 온라인으로 열린 '삼성 파운드리 포럼 2021' 기조연설에서
최시영 삼성전자 파운드리사업부장(사장·사진)은 6일(현지시간) 미국에서 온라인으로 열린 '삼성 파운드리 포럼 2021' 기조연설에서 "내년 상반기에 게이트 올 어라운드(GAA) 기술을 적용한 3나노(나노미터·1㎚=10억분의 1ｍ) 칩 양산을 통해 미세공정 시장을 주도하겠다"고 밝혔다. 삼성전자 제공.
최시영 삼성전자 파운드리사업부장(사장)이 "내년 상반기에 게이트 올 어라운드(GAA) 기술을 적용한 3나노(나노미터·1㎚=10억분의 1ｍ) 칩 양산을 통해 미세공정 시장을 주도하겠다"고 밝혔다.

최 사장은 6일(현지시간) 미국에서 온라인으로 열린 '삼성 파운드리 포럼 2021' 기조연설에서 "고객들의 다양한 아이디어가 칩으로 구현될 수 있도록 차별화된 가치를 제공해 나갈 것"이라며 이같이 말했다.

최 사장은 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)로 인해 급격한 디지털 전환이 이뤄지고 있다고 진단한 뒤 "대규모 투자를 통해 생산 역량을 확대하고, GAA 등 첨단 미세공정 뿐만 아니라 기존 공정에서도 차별화된 기술 혁신을 이어갈 것"이라고 말했다.

파운드리 포럼은 삼성전자가 고객사에 다양한 파운드리 기술 포트폴리오를 소개하고 알리는 자리다. 2016년부터 매년 세계 주요 국가를 돌며 개최하고 있다. 올해 포럼에는 역대 가장 많은 500개사, 2000명 이상의 반도체 설계업체(팹리스)와 파트너들이 사전 등록하며 높은 관심을 끌었다.

삼성전자는 이번 포럼을 통해 GAA 기술 기반 3나노 및 2나노 공정 양산 계획과 17나노 신공정 개발 등을 소개하고, 공정기술·라인운영·파운드리 서비스를 한 차원 더 발전시켜 빠르게 성장하는 파운드리 시장에서 경쟁력을 강화하겠다고 밝혔다.

"GAA 기술 양산 준비 중… 파운드리 미세공정 시장 주도"

삼성전자는 이날 내년 상반기 GAA 기술을 3나노에 도입하고 오는 2023년에는 3나노 2세대, 2025년에는 GAA 기반 2나노 공정 양산 계획을 밝히며 차세대 트랜지스터 기술 선점에 대한 자신감을 나타냈다.

삼성전자는 그동안 GAA 기술을 적용한 3나노 공정과 관련해 내년 양산을 목표로 차질없이 개발 중이라고 밝혀왔는데 이번 행사를 통해 이 계획을 재차 확인했다.

GAA는 기존보다 전류 흐름을 세밀하게 제어할 수 있는 차세대 트랜지스터 구조다. 반도체의 구성을 이루는 트랜지스터는 전류가 흐르는 채널과 채널을 제어하는 게이트로 구분되는데, GAA는 채널의 4면을 게이트가 둘러싸고 있다.

이로 인해 채널 조정 능력이 높아지는 효과를 볼 수 있다. 게이트와 채널이 3면에서 맞닿아 있는 기존 핀펫(FinFET) 구조보다 GAA가 전력효율을 높일 수 있다는 얘기다. 특히 삼성전자의 GAA 기술인 MBCFET(Multi Bridge Channel FET) 구조를 적용한 3나노 공정은 핀펫 기반 5나노 공정 대비 성능은 30% 향상되며 전력소모는 50%, 면적은 35% 감소될 것으로 회사 측은 예상했다.

최 사장은 "3나노 공정의 경우 안정적인 생산 수율을 확보하며 양산을 위한 준비가 이루어지고 있다"고 밝혔다.

17나노 핀펫 신공정 개발…응용처 확대 계획

삼성전자는 비용적인 측면에서의 효율성과 응용 분야별 경쟁력을 갖춘 제품을 제공하기 위해 기존 기술인 핀펫을 지속적으로 개선하고 있다고 했다. 이번 포럼에선 핀펫 기반 17나노 신공정도 발표했다.

17나노 공정은 28나노 공정 대비 성능은 39%, 전력효율은 49% 향상되며 면적은 43%가 감소될 것으로 회사 측은 기대했다.

특히 평면 트랜지스터 기반의 28나노 이상 공정을 주로 활용하는 이미지센서, 모바일 디스플레이 드라이버 직접회로(IC) 등의 제품에도 17나노 신공정을 적용할 수 있어 다양한 응용처로의 확대 가능성도 선보였다.

또 기존 14나노 공정을 3.3V 고전압, 내장형 M램(eMRAM) 지원 등 마이크로컨트롤러유닛(MCU)에 적용할 수 있는 다양한 옵션을 개발해 사물인터넷(IoT), 웨어러블 기기 등 핀펫 공정의 응용처 다변화를 지원한다.

8나노 무선주파수(RF·Radio Frequency) 플랫폼의 경우 5G 반도체 시장에서 6기가헤르츠(GHz) 이하 밀리미터파(mmWave) 제품에서의 리더십을 확보한다는 계획이다.

삼성전자는 파운드리 고객과 파트너사의 생태계 강화를 위한 세이프 포럼(SAFE, Samsung Advanced Foundry Ecosystem)을 다음 달 온라인으로 개최할 예정이다.

노정동 한경닷컴 기자 dong2@hankyung.com