삼성전자, 세계 첫 3나노 반도체 양산 출하…"한계 넘은 혁신"

화성 V1라인에서 열려…"파운드리 사업에 한 획…세계 최고 될 것"
"화성캠퍼스 이어 평택 캠퍼스로 3나노 공정 확대할 것"

삼성전자가 25일 세계 최초로 3나노(1㎚는 10억분의 1ｍ) 공정을 통한 파운드리(반도체 위탁생산) 제품 양산에 성공했다.

삼성전자의 3나노 양산은 업계 1위인 대만 TSMC보다 한발 앞선 것으로, 메모리 분야에 이어 파운드리 분야에서도 1위로 도약할 수 있는 발판을 마련하게 됐다는 평가다.

삼성전자는 이날 경기도 화성캠퍼스 내 극자외선(EUV) 전용 V1 라인에서 차세대 트랜지스터 GAA(Gate All Around) 기술을 적용한 3나노 파운드리 제품 출하식을 개최했다고 밝혔다.

행사에는 이창양 산업통상자원부 장관, 삼성전자 DS부문장 경계현 대표이사(사장) 및 임직원, 협력사와 팹리스 관계자 등 100여명이 참석했다.

삼성전자는 앞서 지난달 말 세계 최초로 GAA 기술을 적용한 3나노 공정 양산 돌입을 발표했다.

3나노 공정은 반도체 제조 공정 가운데 가장 앞선 기술로, TSMC와 미국 인텔 등 파운드리 경쟁사를 제치고 삼성전자가 가장 먼저 선보였다.

특히 삼성전자가 업계 최초로 적용한 GAA는 기존의 핀펫(FinFET) 기술보다 칩 면적과 소비 전력은 줄이고 성능은 높인 신기술로, 핀펫이 가지는 3나노 이하 공정의 한계를 극복할 수 있어 차세대 파운드리의 '게임 체인저'로 꼽혀왔다.

삼성전자는 3나노 GAA 1세대 공정은 기존 5나노 핀펫 공정과 비교해 전력은 45% 절감되고 성능은 23% 향상됐으며, 면적은 16% 축소됐다고 설명했다.

삼성전자는 GAA 트랜지스터 구조 연구를 2000년대 초반부터 시작했고, 2017년부터 3나노 공정에 적용한 끝에 마침내 양산에 성공했다.

삼성전자 파운드리사업부는 이날 출하식에서 '혁신적인 기술력으로 세계 최고를 향해 나아가겠다'는 포부를 밝혔다.

삼성전자 파운드리사업부 기술개발실장 정기태 부사장은 기술 개발 경과보고를 통해 파운드리사업부, 반도체연구소, 글로벌 제조&인프라총괄 등 사업부를 넘어선 협업으로 기술개발의 한계를 극복한 점을 강조했다.

경 사장은 인사말에서 "삼성전자는 이번 제품 양산으로 파운드리 사업에 한 획을 그었다"면서 "핀펫 트랜지스터가 기술적 한계에 다다랐을 때 새로운 대안이 될 GAA 기술의 조기 개발에 성공한 것은 무에서 유를 창조하는 혁신적인 결과"라고 평가했다.

이 장관은 축사에서 삼성전자 임직원들과 기술 개발에 힘을 보탠 반도체업계의 노력에 감사를 표한 뒤 "앞으로도 3나노 공정이 높은 수율(결함이 없는 합격품의 비율)을 확보해 안정적으로 안착하려면 업계가 힘을 모아야 한다"고 독려했다.

이어 "정부도 최근 발표한 '반도체 초강대국 달성전략'을 바탕으로 민간 투자 지원, 인력 양성, 기술 개발, 소재·부품·장비(소부장) 생태계 구축에 전폭적인 노력을 아끼지 않을 것"이라고 약속했다.

국내 소부장 및 시스템반도체 기업들은 초미세 공정용 소재, 장비, 설계자산(IP) 등을 공동 개발함으로써 3나노 제품 양산을 뒷받침했다.

이에 이번 성과는 사실상 한국 반도체 산업계가 공동으로 이룬 것이라고 산업부는 평가했다.

특히 첨단 반도체 제조시설은 국가 안보 자산이어서 3나노 반도체 양산 성공은 경제 안보 차원에서 의미가 크며, 글로벌 반도체 공급망에 기여하는 한국의 위상도 한층 높아질 것으로 산업부는 기대했다.

삼성전자는 3나노 GAA 공정을 고성능 컴퓨팅(HPC)에 처음 적용하고, 주요 고객사와 협력해 모바일 시스템온칩(SoC) 등 다양한 제품군으로 확대할 계획이다.

또한 화성캠퍼스에 이어 향후 평택 캠퍼스까지 3나노 GAA 파운드리 공정 제품의 양산을 확대해 나갈 예정이다.

업계는 삼성전자의 3나노 양산 성공으로 TSMC가 독주하고 있는 파운드리 시장에 판도 변화가 올지 주목하고 있다.

시장조사업체 트렌드포스에 따르면 올해 1분기 파운드리 매출 점유율은 TSMC가 53.6%였고, 삼성은 16.3%에 불과했다.

이처럼 굳어진 판세를 뒤집기 위해 삼성전자는 수요가 계속 늘고 있는 최첨단 공정 개발에 힘을 쏟았고, TSMC보다 앞서 3나노 양산 제품을 선보일 수 있었다.

TSMC는 올 하반기에 기존 핀펫 기술을 적용한 3나노 양산을 시작할 것이라고 밝힌 바 있다.

업계는 삼성전자가 3나노 공정의 수율(결함이 없는 합격품의 비율)을 안정적으로 끌어올리는 것이 고객사를 늘리는 관건이 될 것으로 보고 있다.

업계 관계자는 "양산에 돌입한 만큼 (수율이) 걱정할 만한 수준은 아닌 것으로 보이지만, 좀 더 지켜봐야 할 것 같다"고 말했다.

/연합뉴스