삼성전자, 세계 첫 '3나노 반도체' 출하식…TSMC 기선제압

[아이뉴스24 민혜정 기자] 삼성전자가 세계 최초로 3나노미터(㎚, 10억 분의 1m) 반도체 출하식을 진행하며 3나노 반도체 위탁생산(파운드리) 첫 단추를 뀄다. 삼성전자는 세계 반도체 위탁생산(파운드리) 1위인 대만 TSMC보다 먼저 3나노 공정을 시작하면서 기술 경쟁력에 자신감을 드러냈다.

삼성전자는 25일 경기도 화성캠퍼스 V1라인(EUV 전용)에서 차세대 트랜지스터 GAA(Gate All Around) 기술을 적용한 3나노 파운드리 제품 출하식을 개최했다.

이날 행사에는 이창양 산업통상자원부 장관, 협력사, 반도치 설계회사(팹리스), 경계현 삼성전자 DS부문장 대표(사장)와 임직원 등 100여명이 참석해 3나노 GAA 연구개발과 양산에 참여한 임직원들을 격려했다.

삼성전자는 3나노 GAA 공정을 고성능 컴퓨팅(HPC)에 처음으로 적용하고, 주요 고객들과 모바일 시스템온칩(SoC) 제품 등 다양한 제품군에 확대 적용을 위해 협력하고 있다. 화성캠퍼스에서 3나노 GAA 파운드리 공정 제품 양산을 시작했으며, 향후 평택캠퍼스까지 확대해 나갈 예정이다.

반도체는 회로 간격이 미세할수록 성능이 높아지고 전력소비가 줄어든다. 웨이퍼(반도체 원판)에서 나오는 칩 숫자가 증가해 생산 효율성도 개선된다.

3나노 공정으로 제작된 반도체는 5나노 대비 칩 면적은 35% 줄이면서, 성능과 배터리 효율은 각각 15%와 30% 올릴 수 있는 것으로 알려져 있다.

3나노 제품은 앞서 전 세계의 주목을 받기도 했다. 지난 5월 조 바이든 미국 대통령이 윤석열 대통령과 삼성전자 평택캠퍼스를 찾았을 때 삼성이 내놓은 게 바로 3나노 반도체 웨이퍼다. 양국 정상은 3나노 공정 웨이퍼 시제품에 서명했다.

삼성전자는 3나노부터 GAA 기술을 적용한다. TSMC가 3나노엔 기존 핀펫 기술을, 2나노부터 GAA를 활용한다고 발표한 것과 차별화된다.

반도체의 구성을 이루는 트랜지스터는 전류가 흐르는 채널과 채널을 제어하는 게이트로 구분되는데, GAA는 채널의 4면을 게이트가 둘러싸고 있다. 트랜지스터는 게이트와 채널의 접촉면이 많을수록 전류 흐름을 세밀하게 제어할 수 있다.

이에 따라 GAA는 반도체의 전류 흐름을 세밀하게 제어하는 등 채널 조정 능력이 높아지는 효과를 볼 수 있다. 게이트와 채널이 3면에서 맞닿아 있는 기존 핀펫 구조보다 GAA가 전력효율을 높일 수 있는 셈이다.

파운드리 시장에서 삼성전자는 세계 2위다. 세계 1위인 대만 TSMC는 시장을 과점하고 있다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 TSMC의 1분기 파운드리 점유율은 53.6%, 삼성전자는 16.3%다.

삼성전자는 TSMC를 추격할 수 있는 무기는 초격차 기술이라고 보고 있다. 최근 이재용 삼성전자 부회장이 유럽 출장에서 돌아와 "첫 번째도 기술, 두 번째도 기술, 세 번째도 기술"이라고 강조한 바 있다.

삼성전자는 현재 확보한 것으로 전해진 파운드리 고객사 약 100곳을 2026년까지 300곳으로 확대한다는 목표를 세웠다.

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