삼성전자 10나노 고도화, 8·6나노 파생공정 예고

[아이뉴스24 김문기기자] 삼성전자가 10나노미터(nm) 공정 고도화에 이어 8나노와 6나노 파생공정을 통해 경쟁사와의 격차 벌리기에 나섰다.

삼성전자는 10나노미터 핀펫(FinFET) 공정 안정화에 따라 오는 하반기부터 고도화에 나설 방침이다. 삼성전자는 1세대 10나노미터 LPE(Low Power Early) 공정을 통해 실리콘 웨이퍼를 지금까지 7만개 이상 출하했다.

미세공정화는 반도체 업계 화두로, 숫자가 줄어들수록 더 높은 기술력을 요구한다. 미세화는 반도체의 회로를 구성하는 트랜지스터 소자의 선폭을 줄이는 작업이다. 성능과 전력 및 면적효율 증가를 꾀할 수 있다.

◆ 삼성전자, 연말 10나노 2세대 공정 실현

삼성전자는 지난해 14나노미터 공정에서도 고도화를 진행했다.

삼성전자 첫 14나노 1세대 공정을 통해 생산된 자체 모바일AP는 '엑시노스7420'이다. ARM 코어텍스(Cortex) A57과 A53 CPU 코어를 각각 4개씩 결합시킨 옥타코어 프로세서다. 2015년 출시된 '갤럭시S6'에 첫 적용됐다.

이후 삼성전자는 지난해 ARM의 라이선스를 토대로 자체 설계한 CPU코어와 통신모뎀을 하나의 칩에 집적한 '엑시노스8890'을 14나노 2세대 공정을 통해 양산했다. 지난해 출시된 '갤럭시S7'과 '갤럭시노트7'에 탑재됐다. 14나노 2세대 공정은 1세대 대비 트랜지스터 성능을 향상시키고 전력 소비를 줄었다. 생산성도 개선했다. 2세대는 1세대 대비 전력효율과 성능을 각각 15%씩 향상시켰다.

삼성전자는 지난해 11월부터 10나노 핀펫공정을 통해 모바일AP 양산에 돌입했다. 삼성전자는 10나노 공정을 통해 퀄컴 스냅드래곤 835와 삼성 엑시노스9 옥타 프리미엄 모델인 엑시노스8895를 생산하고 있다. 두 모바일AP는 삼성전자가 오는 29일 공개하는 '갤럭시S8'에 교차 적용된다.

10나노 1세대 핀펫 공정은 14나노 1세대 공정 대비 성능은 27% 오르고, 소비전력은 40% 내려갔다. 면적효율도 30% 향상됐다. 대략 14나노 2세대와 견줬을 때도 2배 가량 전력효율 및 성능 증가를 이뤘다. 칩 면적이 줄어들면서 공간활용도도 증가한다.

삼성전자는 올 연말 10나노 2세대 공정을 통해 양산을 시작한다.

윤종식 삼성전자 시스템LSI사업부 파운드리 사업팀장 부사장은 "삼성의 10nm LPE는 파운드리 업계의 판을 바꿀 수 있다. 10나노 LPE 버전에 이어 10나노 LPP와 LPU는 각각 연말과 내년에 대량 상산에 들어가게 될 것"이라며, "업계에서 가장 경쟁력 있는 프로세스 기술을 지속적으로 제공할 계획이다"라고 말했다.

업계에서는 삼성전자가 14나노 공정에서의 수명을 늘려 최대한의 수익성을 확보하기 위한 전략으로 풀이하고 있다. 자체적인 성능을 높이면서도 생산원가를 낮출 수 있기 때문이다. 수율의 안정성도 담보된다. 10나노 2세대(Low Power Plus)는 연말 양산에 돌입해 내년 상반기 출시되는 프리미엄 모델에 안착할 가능성이 높다. 10나노 3세대(Low Power Ultimate) 공정은 내년 시작된다.

◆ 삼성 vs TSMC 7나노 치열한 경쟁 양상

삼성전자는 내년 7나노미터(nm) 공정 양산에도 돌입할 계획이다.

그간 반도체 업계에서는 미세화를 위한 기술 개발이 지속적으로 이뤄졌다. 2D 트랜지스터 구조는 20나노미터 이하에서는 구현이 어려워 3D 핀펫 구조가 개발됐다.

10나노 이하로 내려가면 또 다시 한계에 봉착하는데, 모든 면을 활용할 수 있는 '게이트올어라운드(Gate all around)'구조가 차세대 미세 공정에 투입될 것으로 기대하고 있다. 삼성전자는 2017 차이나 세미컨덕터 테크놀로지 인터내셔널 컨퍼런스(CSTIC)에서 7나노 이하에서 수율을 확보하기 위해 게이트올어라운드(GAA)펫이 도입될 수도 있다고 설명했다.

삼성전자는 7나노미터 공정 양산을 준비하면서 8나노 공정 기술을 활용할 방침이다. 6나노 공정 기술도 추가됐다. 삼성전자는 8나노와 6나노 광정이 기존 프로세스 노드와 비교할 때 탁월한 확장성과 성능, 전력효율을 제공한다며, 다양한 고객 요구사항을 충족시킬 수 있을 것이라 자신했다.

삼성전자는 8나노 및 6나노 기술정보를 오는 5월 24일 미국에서 개최되는 삼성 파운드리 포럼에서 공개할 계획이다.

삼성전자의 전례없는 발표는 TSMC를 견제하기 위함이라는 게 업계 관측이다. 최근 10나노 공정 경쟁에서 쓴맛을 본 TSMC가 7나노 공정에서 삼성전자와의 승부를 벼르고 있다. TSMC는 내년 7나노 하반기 시험생산 일정을 내년 1분기로 앞당길 정도로 열을 올리고 있다.