이재용 '기술 초격차' 승부수.. 3나노로 파운드리 3배 키운다

삼성전자 파운드리사업부 (좌측부터) 정원철 상무, 구자흠 부사장, 강상범 상무가 화성캠퍼스 3나노 양산라인에서 3나노 웨이퍼를 보여주고 있다. 삼성전자 제공

삼성전자가 세계 최초로 3나노 공정 양산을 공식화했다. 이재용 삼성전자 부회장이 강조한 ‘기술 초격차’로 파운드리 시장에서 1위 TSMC를 잡겠다는 승부수다. 삼성전자는 3나노 선점을 통해 2026년까지 파운드리 고객사를 지금보다 3배 이상 확보한다는 계획이다.

삼성전자는 세계 최초로 게이트올어라운드(GAA) 기술을 적용한 3나노 파운드리 공정 기반의 초도 양산을 시작했다고 30일 밝혔다. 3나노 공정은 반도체 제조공정 가운데 가장 앞선 기술이다. 차세대 트랜지스터 구조인 GAA 신기술을 적용한 3나노 공정을 갖춘 기업은 세계 파운드리 업체 가운데 삼성전자가 유일하다. 삼성전자는 3나노 공정의 고성능 컴퓨팅(HPC)용 시스템 반도체를 초도 생산한 데 이어 모바일 SoC(System on a Chip, 완전 구동이 가능한 제품과 시스템이 들어간 한 개의 칩) 등으로 확대할 예정이다.

파운드리 시장에서 점유율 2위를 차지하고 있는 삼성전자는 그동안 신기술을 먼저 적용하면서 TSMC를 맹렬하게 추격해왔다. 삼성전자 파운드리사업부장 최시영 사장은 “삼성전자는 파운드리 업계 최초로 ‘하이-케이 메탈 게이트’, 핀펫(FinFET), 극자외선(EUV) 등의 신기술을 선제 도입하며 빠르게 성장해 왔다. 앞으로도 차별화된 기술을 적극 개발하고, 공정 성숙도를 빠르게 높이는 시스템을 구축해 나가겠다”고 강조했다.

업계에서는 GAA가 기술적으로 핀펫 공정보다 우위에 있는 만큼, 안정적 양산에 성공한다면 파운드리 시장의 ‘게임 체인저’가 될 수 있다고 분석한다. TSMC의 경우 올해 하반기 중으로 핀펫 공정을 적용해 3나노 양산을 시작할 계획이다. 2024년에 적용할 2나노 공정부터 GAA를 도입할 예정이다. 스마트폰, HPC 등에서 초미세공정에 대한 수요가 많기 때문에 주요 팹리스 업체가 3나노 GAA 도입으로 연쇄 이동하게 될 가능성도 있다.

시장조사업체 옴디아에 따르면 3나노 공정 매출은 올해부터 발생해 2024년에 5나노 공정 매출을 넘어설 것으로 예상된다. 3나노 공정은 2025년까지 연평균 85% 성장할 전망이다. 삼성전자가 TSMC보다 한발 앞서 양산을 발표하고, 안정적인 수율을 확보할 수 있다면 파운드리 시장에서 ‘지각 변동’이 일어나게 되는 것이다.

현재 전 세계 파운드리 업계에서 7나노 이하 초미세공정이 가능한 회사는 삼성전자와 TSMC 뿐이다. 초미세공정을 도입이 상대적으로 빠른 모바일 분야의 수요는 여전하고, 최근 들어 반도체를 자체 설계하는 업체들이 늘면서 초미세공정 파운드리 수요는 지속적으로 증가세다.

삼성전자에 따르면 지난해 기준으로 파운드리 고객사는 100여곳에 이른다. 2017년 파운드리사업부 출범 당시 30곳이었던 것과 비교하면 4년 만에 3배 이상 증가했다. 삼성전자는 3나노 GAA 도입을 발판으로 2026년에 고객사를 300곳 이상 확보하는 걸 목표로 한다.

또한 부동의 세계 1위인 메모리 반도체도 사업을 시작하고 10년이라는 시간을 보내고서야 1위를 차지했다는 점에서 파운드리 사업에서도 여전히 기회가 있다는 기대감이 제기된다. 삼성전자는 1983년 반도체 사업 진출 이후 93년 메모리 반도체 1위에 올라섰다. 삼성전자 파운드리사업부의 지난해 매출은 약 169억 달러다. 2018년 117억 달러와 비교하면 연평균 약 13%의 성장률을 보여왔다. 이는 같은 기간 파운드리 시장의 연평균 성장률(12%)보다 높다.

삼성전자의 3나노 GAA 양산은 한국의 반도체 산업 전반에도 긍정적 영향을 미칠 것으로 관측된다. 한 반도체 업계 관계자는 “삼성전자가 TSMC와 초미세공정 경쟁을 벌이지 않았으면 파운드리 기술 발전 속도는 지금보다 훨씬 더뎠을 것이다. 삼성전자의 파운드리 성장은 한국의 팹리스, 반도체 후공정 업체 등에도 긍정적 영향을 줄 수 있다”고 말했다.

김준엽 기자 snoopy@kmib.co.kr

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