바이든이 서명했던 그 기술..삼성, TSMC 잡을 3나노 양산 '초읽기'

윤석열 대통령과 조 바이든 미국 대통령이 지난5월20일 경기 평택 삼성전자 반도체 공장을 방문해 차세대 GAA(게이트올어라운드) 기반 세계 최초 3나노 반도체 시제품에 사인하고 있다./사진=뉴시스

삼성전자가 세계 최초로 3나노(㎚, 1나노미터는 10억분의 1m) 공정 양산에 돌입할 전망이다. 차세대 공정 기술인 GAA(게이트올어라운드)도 선제 도입한다. GAA 3나노 신공정은 파운드리(반도체 위탁생산) 시장 1위인 TSMC 따라잡는 동시에 인텔의 추격을 뿌리칠 삼성의 신무기로 평가받는다. 안정적 수율(합격품 비율) 확보가 뒤따른다면 핵심 고객을 선점에 유리한 위치를 점할 것으로 기대되고 있다.

28일 업계에 따르면 삼성전자는 이번 주중 GAA 기반 3나노 공정 양산에 돌입한다. 지난해 10월 파운드리 포럼에서 밝혔던 양산 계획을 성공적으로 이행한 것으로 업계 1위인 TSMC보다 6개월 가량 빠르다. 삼성은 양산 돌입 소식을 비롯해 새 고객사 확보와 관련한 내용을 발표할지 여부를 검토 중인 것으로 알려졌다.

앞서 삼성은 지난달 20일 평택캠퍼스를 방문한 조 바이든 미국 대통령과 윤석열 대통령에게 3나노 반도체 시제품을 소개하면서 전 세계의 주목을 받기도 했다. 이재용 부회장이 제품을 직접 선보였고, 양국 정상은 시제품에 서명을 남겼다.

삼성이 경쟁사에 앞서 3나노 공정을 선보이는 일이 갖는 의미는 상당하다. 파운드리 사업구조상 공정 기술력 차이는 고객사의 수주물량과 직결되는 핵심 요소기 때문이다. 반도체에서 나노는 회로의 선폭을 의미하는데, 선폭이 짧을수록 고효율·고성능 반도체를 만들 수 있는 데다 생산성도 올라간다. 첨단 설계를 먼저 한 곳에 수주가 몰릴 수밖에 없는 셈이다.

여기에 삼성은 GAA 기술까지 선제적으로 도입했다. GAA는 핀펫(FinFET)의 뒤를 잇는 차세대 공정 기술이다. 윗면·앞면·뒷면 등 총 3면을 트랜지스터의 게이트로 쓰는 핀펫과 달리 게이트의 아랫면까지 쓰는 4차원 방식을 쓴다. 초미세 공정의 가장 큰 난관인 누설 전류를 줄이는 동시에 더욱 세밀한 제어가 가능하다.

업계에서는 3나노 GAA 공정을 활용하면 7나노 핀펫 대비 칩 면적은 45%, 소비전력의 경우 50% 절감할 수 있을 것으로 본다. 성능도 35% 가량 향상될 것으로 전망된다. TSMC는 2나노 공정부터 GAA를 도입할 예정인 것으로 알려진다. 파운드리 시장에 재진출한 인텔도 3나노 공정(2023년 하반기 계획)에는 기존의 핀펫기술을 접목할 예정이다.

전문가들은 고객사 최적화와 안정적 수율 확보 등이 뒤따른다면 초미세공정 시장 경쟁에서 삼성이 TSMC를 뛰어넘을 수 있다고 보는 이유다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 TSMC와 삼성전자의 올 2분기 기준 파운드리 시장점유율은 각각 52.9%와 17.3로 격차가 크지만 선단공정으로 불리는 10나노 이하에서는 6대 4 비율로 삼성이 바짝 추격하는 형국이다.

업계 한 인사는 "선제적으로 3나노 GAA 공정을 도입한 것만으로도 고객사들이 향후 로드맵이나 매출 계획을 세울 때 삼성전자를 먼저 고려할 것"이라며 "고객사가 만족할 수준의 수율과 성능이 확보된다면 선단공정 시장에서의 점유율을 획기적으로 끌어올릴 수 있을 것"이라고 말했다.

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오문영 기자 omy0722@mt.co.kr

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