삼성전자 2나노 로드맵 첫 공개… “2025년 모바일 공정서 시작해 2027년 전장으로 확대”

美 실리콘밸리서 ‘파운드리 포럼’ 개최
2나노, 2025년 모바일·2026년 HPC·2027년 자동차 반도체 공정에 적용
2025년 8인치 GaN 전력반도체 양산
올 하반기, 평택 3라인서 파운드리 제품 본격 양산
관련 업체들과 첨단 패키지 협의체 구성

삼성전자가 27일(현지시각) 미국 실리콘밸리에서 개최한 '삼성 파운드리 포럼 2023'에서 최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장이 기조연설을 하고 있다. /삼성전자 제공

삼성전자가 미국 실리콘밸리에서 ‘삼성 파운드리 포럼 2023′을 개최하고 최첨단 2㎚(나노미터·10억분의 1m) 양산 계획과 쉘퍼스트 전략 단계별 실행 방안을 발표했다.

삼성전자는 27일(현지시각) ‘경계를 넘어서는 혁신’을 주제로, 인공지능(AI) 시대 최첨단 반도체 한계를 극복할 다양한 방법을 제시했다. 2㎚ 공정의 응용처 확대와 첨단 패키지 협의체 ‘MDI(Multi Die Integration) 얼라이언스’ 출범, 올 하반기 평택 3라인 파운드리 제품 양산 등을 통해 파운드리 사업 경쟁력을 강화해 나가겠다고 밝혔다. 2㎚ 공정 기술 개발에는 삼성전자와 업계 1위 대만 TSM에 이어 미국 인텔과 일본 라피더스도 팔을 걷어붙이고 나선 상황이다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 기조연설에서 “많은 고객사들이 자체 제품과 서비스에 최적화된 인공지능 전용 반도체 개발에 적극 나서고 있다”면서 “삼성전자는 인공지능 반도체에 가장 최적화된 GAA 트랜지스터 기술을 계속 혁신해 나가며 인공지능 기술 패러다임 변화를 주도하겠다”고 강조했다.

◇ 선단 공정 리더십 강화… 2㎚ 응용처 확대

삼성전자는 이번 포럼에서 2㎚ 양산 계획과 성능을 구체적으로 밝혔다. 삼성전자는 2025년 모바일 중심으로 2㎚ 공정(SF2)을 양산하고, 2026년 고성능 컴퓨팅(HPC) 공정, 2027년 자동차용 반도체 공정으로 확대한다. 최첨단 SF2 공정은 SF3 대비 성능이 12%, 전력효율은 25% 향상되며 면적은 5% 감소한다. 1.4㎚ 공정은 계획대로 2027년 양산한다.

삼성전자는 2025년 컨슈머, 데이터센터, 자율주행용 8인치 질화갈륨(GaN) 전력반도체 생산을 시작하겠다고 밝혔다. 차세대 전력반도체인 GaN는 현재의 실리콘 반도체의 한계를 극복해 시스템의 고속 전환과 전력 절감을 극대화할 수 있다. 삼성전자는 차세대 6세대 이동통신(6G) 선행 기술 확보를 위해 5㎚ RF(Radio Frequency) 공정도 개발해 2025년 상반기에 양산한다. 5㎚ RF 공정은 기존 14㎚ 대비 전력효율은 40% 이상 향상되고 면적은 50% 감소한다. 현재 양산 중인 8㎚, 14㎚ RF 공정을 모바일 외 자율주행 등 다양한 응용처로 확대해 나갈 계획이다.

◇ 고객 수요 신속 대응 위해 ‘쉘퍼스트’ 단계별 시행

삼성전자는 반도체 생산에 필수인 클린룸을 선제적으로 건설하고, 향후 시장 수요와 연계한 탄력적인 설비 투자로 안정적인 생산 능력을 확보하는 쉘퍼스트 전략도 단계적으로 시행한다. 삼성전자는 시장과 고객 수요에 신속하고 탄력적으로 대응하기 위해 평택과 테일러에 반도체 클린룸을 선제적으로 건설하고 있으며, 2027년 클린룸의 규모는 2021년 대비 7.3배 확대된다.

삼성전자는 올해 하반기 한국 평택 3라인에서 모바일 등 다양한 응용처의 파운드리 제품을 본격 양산할 계획이다. 현재 건설 중인 미국 테일러 1라인을 계획대로 올해 하반기에 완공하고, 내년 하반기에 가동한다. 삼성전자는 평택과 테일러에 이어 국가산업단지로 조성 중인 용인으로 생산 거점을 확대해 나갈 계획이다.

◇ 최첨단 패키지 협의체 구축... 비욘드 무어 시대 선도

삼성전자는 글로벌 SAFE 파트너, 메모리, 패키지 기판, 테스트 분야 기업과 함께 최첨단 패키지 협의체 ‘MDI 얼라이언스’ 출범을 주도한다. MDI 협력체는 2.5D·3D 이종집적 패키지 기술 생태계 구축을 통한 적층 기술 혁신을 이어간다. 이종집적 패키지 기술은 서로 다른 기능을 가진 반도체를 하나의 반도체처럼 동작하도록 하는 패키지 기술이다.

아울러 삼성전자는 파트너와 함께 ‘최첨단 패키지 원스톱 턴키 서비스’를 제공해 비욘드 무어 시대를 선도하겠다는 포부를 밝혔다. HPC, 오토모티브 등 응용처 별 차별화된 패키지 솔루션을 개발해 다양한 시장과 고객의 요구 사항을 만족시켜 나간다는 계획이다.

한편 이번 행사에는 파운드리 사업부 주요 고객과 파트너 총 700여명이 참석했다. 38개 파트너는 행사장에 부스를 마련해 최신 파운드리 기술 트렌드를 공유했다. ‘반도체 전설’로 불리는 짐 켈러 텐스토렌트 최고경영자(CEO)도 2년 만에 포럼에 참석해 ‘리스크 파이브(RISC-V), AI와 차세대 컴퓨팅’을 주제로 발표했다. 그는 “칩렛 기술을 적용해 다양한 고성능 반도체 개발에 나설 것”이라며 이를 통해 “세계적인 성능 수준의 반도체 설계와 생산에 드는 비용을 줄여 업계 판도를 바꿀 것”이라고 했다.

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