일본·대만 보란듯..세계 최초 3나노 출하식 연 삼성전자

18년 만에 TSMC 기술력 추월
2026년 고객 300곳 이상 목표

삼성전자가 25일 3나노미터(㎚·10억분의1ｍ) 공정 기반 파운드리(위탁생산) 제품을 내놓으면서 세계 반도체 시장에서 ‘3나노 시대’를 처음 열었다. 파운드리 후발 주자인 삼성전자가 시장 진출 18년 만에 기술력으로 1위 기업 대만 TSMC를 추월한 것으로, 업계에서는 초미세 공정 주도권이 삼성전자로 넘어오는 계기가 됐다는 평가가 나온다.

삼성전자, 3나노 파운드리 양산 출하식 개최 - 25일 오전 경기도 화성시 삼성전자 화성캠퍼스에서 열린 ‘세계 최초 GAA 기반 3나노 양산 출하식’에서 관계자들이 웨이퍼(반도체 기판)를 트럭으로 옮기고 있다.

삼성전자는 이날 오전 경기 화성캠퍼스 V1라인에서 차세대 트랜지스터 게이트올어라운드(GAA) 기술을 적용한 3나노 파운드리 제품 출하식을 개최했다. 파운드리사업부는 제품을 실은 차량에 ‘혁신적인 기술력으로 세계 최고를 향해 나아가겠습니다’란 문구를 내세워 강한 자신감을 피력했다. 출하식에는 이창양 산업통상자원부 장관, 경계현 삼성전자 DS부문장(사장) 및 임직원, 협력사와 팹리스(설계회사) 관계자 등 100여명이 참석했다.

경 사장은 “이번 제품 양산으로 파운드리 사업에 한 획을 그었다”고 자평하면서 “핀펫(FinFET) 트랜지스터가 기술적 한계에 봉착했을 때 새로운 대안이 될 GAA 기술의 조기 개발에 성공한 것은 무에서 유를 창조한 혁신적인 결과”라고 말했다. 3나노 GAA 공정 제품은 기존 5나노 핀펫 공정과 비교해 전력은 45%를 절감하고 성능은 23%를 향상시킨다. 면적은 16% 축소돼 더욱 효율적인 활용이 가능하다. 2000년대 초 이 기술 연구에 착수한 삼성전자는 지난달 말 세계 최초로 이 공정을 적용한 제품 양산에 들어간다고 발표한 바 있다.

반도체 업계는 삼성전자가 한 번에 두 가지 신기록을 쓴 점에 주목한다. 파운드리 업계에서 7나노 이하 미세 공정이 가능한 곳은 삼성전자와 TSMC 두 곳으로, 1987년 창립된 TSMC는 올 연말 핀펫 기반 3나노 제품을 양산하고 2025년 2나노 제품부터 GAA 공정 적용을 목표로 하는 것으로 알려졌다.

삼성전자가 7나노와 5나노 제품 양산 때와 달리 이번에는 출하식 형태의 공식 행사를 연 것도 이례적이다. “세계 최초 기술 적용을 기념하기 위한 것”이라는 게 삼성전자 측 설명이지만, 최근 3나노 공정 개발과 관련해 부정적 전망을 쏟아낸 경쟁국 대만, 일본에 대한 맞대응으로도 풀이된다. 대만과 일본 언론은 ‘삼성전자가 첨단 공정 경쟁에서 TSMC에 밀릴 것이며 3나노 공정도 수율(합격품 비율)에 문제가 있다’는 취지로 보도해 왔다.

하지만 삼성전자는 이날 3나노 신공정 제품 출하를 공개하면서 수율 확보 등 개발에서 양산에 이르기까지의 과정을 상세히 공개했다. 지난해 100곳 이상의 파운드리 고객사를 확보한 삼성전자는 3나노 신공정을 통해 2026년까지 고객사 300곳 이상을 확보하겠다는 복안이다.

이재용 부회장과 악수하는 바이든 미 대통령 - 취임 후 한국을 첫 방문한 조 바이든 미국 대통령이 20일 오후 경기도 평택시 삼성전자 반도체공장 시찰 후 연설을 마친 뒤 이재용 삼성전자 부회장과 악수하고 있다. 2022.5.20 연합뉴스

안기현 한국반도체산업협회 전무는 “삼성전자가 신기술을 먼저 확보했다는 것은 큰손 고객사 유치를 확대하고 차세대 초미세 공정에서 TSMC보다 더 빠르게 치고 나갈 기반을 마련한 것”이라고 짚었다.

정부는 이 자리에서 반도체산업에 대한 지속적 지원을 약속했다. 이 장관은 “디스플레이·배터리·모빌리티·로봇·바이오 등 미래 반도체 수요를 견인할 ‘반도체 플러스 산업’에 관한 경쟁력 강화 방안을 순차적으로 수립해 적극 이행하겠다”고 밝혔다.

박성국 기자

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