최시영 삼성전자 파운드리 사업부 사장 / 사진=삼성전자
최시영 삼성전자 파운드리 사업부 사장 / 사진=삼성전자
삼성전자가 파운드리와 메모리, 어드밴드스 패키지 사업을 통합해 공급 기간을 20% 단축한 ‘원스톱 인공지능(AI) 솔루션’을 내놨다. 이를 통해 생성 AI 확대에 따른 기업들의 반도체 수요에 대응할 계획이다. 엔비디아와 구글 등 고객사의 AI 가속기를 설계단계부터 참여해 고대역폭메모리(HBM) 등을 맞춤형으로 개발해 공급하겠다는 전략도 내놨다. 또한 후면전력공급 기술(BSPDN)을 적용한 2나노 공정(SF2Z)을 2027년까지 구축한다. 전력 효율을 높이고 전류의 흐름을 안정시키는 첨단기술을 적용해 파운드리 경쟁력을 끌어올린다는 전략이다.

삼성전자는 12일(현지시간) 미국 캘리포니아주 새너제이에 있는 삼성DS부문 미주총괄(DSA) 사옥에서 ‘삼성 파운드리 포럼 2024’를 개최하고 회사의 파운드리 기술 전략을 공개했다. 이날 삼성은 파운드리 기술과 메모리, 어드밴스드 패키지 분야와 협력을 통해 경쟁사와 차별화한다는 것이다. 최시영 파운드리 사업부 사장은 이날 기조연설에서 “AI 혁명 시대에 가장 중요한 건 고성능·저전력 반도체”라며 “AI 반도체에 최적화된 GAA 공정 기술과 적은 전력으로도 고속 데이터 처리를 할 수 있는 광학 소자 기술 등을 통해 고객사가 필요로 하는 원스톱 AI 솔루션을 제공하겠다”고 밝혔다.

삼성전자는 이날 행사에서 기존 파운드리 공정 로드맵에서 SF2Z, SF4U를 추가로 공개했다. BSDPN 기술을 적용한 SF2Z 공정을 2027년까지 준비한다는 계획이다. BSPDN은 전류 배선층을 웨이퍼 뒷면에 배치해 전력과 신호의 병목 현상을 개선하는 기술이다. TSMC와 인텔 등 경쟁사들도 앞다퉈 도입에 나서고 있다.

김인동 부사장은 “SF2Z는 기존 2나노 공정 대비 PPA(소비전력, 성능, 면적) 개선 효과뿐만 아니라 전류의 흐름을 불안정하게 만드는 ‘전압강하’ 현상을 대폭 줄일 수 있다”며 “AI 시대에 반드시 필요한 고성능 컴퓨팅 설계 성능을 향상시킬 수 있다”고 설명했다.

삼성은 또 다른 신규 공정인 4나노 SF4U도 공개했다. 기존 4나노 공정 대비 광학적 축소를 통해 PPA 경쟁력을 향상한 것으로, 내년 양산 예정이다.

삼성전자는 2027년 1.4나노 공정 양산을 계획하고 있다. 이 회사는 “목표한 성능과 수율을 확보하고 있다”고 설명했다. TSMC와 인텔 최근 연이어 반도체 파운드리 초미세공정 로드맵을 업그레이드해 내놨다. 인텔은 이번 달에 1.8나노 공정에서 나온 첫 번째 칩을 구동하고, 내년에 본격적인 양산에 나설 예정이다. TSMC는 내년 하반기부터 1.6나노 공정을 통한 반도체 생산을 시작할 계획이다. 그동안 2025년 2나노에 이어 2027년 1.4나노 공정 양산 계획을 밝힌 바 있는데 그사이 1.6나노 공정을 추가하겠다는 것이다. 이에 대해 송태중 삼성전자 파운드리사업부 상무는 “TSMC의 1.6나노와 삼성의 BSDPN 기술을 적용한 SF2Z 공정은 별다른 차이가 없다”며 “삼성은 파운드리의 효율성을 높여 고객사에 이익이 되도록 하는 데 집중하고 있다”고 설명했다.

삼성전자는 3나노 공정에 GAA 트랜지스터 기술을 처음 적용해 2022년부터 양산 중이다. 올해 하반기에 2세대 3나노 공정 양산을 시작할 계획이다.
사진 : 삼성전자
사진 : 삼성전자
삼성전자는 파운드리와 메모리, 어드밴스드 패키지 사업을 통합한 맞춤형 솔루션도 내놨다. 3개 사업을 묶어 고성능·저전력·고대역폭 강점을 갖춘 칩을 만들어 공급하겠다는 것이다. 전희정 어드밴스트패키징(AVP) 사업팀 상무는 “원스톱 AI 솔루션을 활용하면 파운드리, 메모리, 패키지 업체를 각각 사용할 경우 대비 칩 개발부터 생산에 걸리는 시간을 20% 단축할 수 있다”며 “최근 수주가 급증하고 있는 AI 분야에서 기업의 수요에 효과적으로 대응할 수 있는 솔루션”이라고 소개했다.

이날 삼성은 AI 확산과 함께 수요가 급증하고 있는 고대역폭메모리(HBM) 기술 전략에 관해서도 소개했다. 특히 HBM도 고객사의 스펙에 맞춰 커스터마이즈해 공급한다는 계획을 내놨다. 김인동 삼성전자 미주총괄 메모리상품기획 담당임원 상무는 “HBM의 성능이 고도화되면서 구조가 적층식으로 바뀌게 되면 각각의 AI 가속기에 최적화된 설계가 필요하다”며 “관련 기술을 고도화해 HBM 시장 점유율을 늘려나갈 것”이라고 설명했다.

이날 행사에는 르네 하스 ARM 최고경영자(CEO)와 조나단 로스 그록 CEO 등 업계 주요 관계자들이 참석했다. 하스 CEO는 “AI 시대는 우리에게 기존과 다르게 생각하도록 요구한다”며 “전력 효율성을 높이고, 소프트웨어 생태계를 구축하고, 이를 시장에 속도감 있게 제공해야 비즈니스 기회를 잡을 수 있다”고 말했다. 그는 “삼성과 ARM은 30년 간 긴밀한 협력관계를 이어오고 있다”며 “2025년까지 전 세계 1000억개의 기기에 ARM의 기술이 적용될 수 있도록 협력을 강화하겠다”고 말했다.

새너제이=최진석 특파원 iskra@hankyung.com