"파운드리, TSMC 잡고 1위"… 2025년 `2나노` 양산

삼성전자 파운드리 포럼… '2나노 공정' 로드맵 공개
HPC·오토모티브향 순차 확대
3나노이하 비중 2026년 24.4%
"인공지능 패러다임 변화 주도"

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

삼성전자 파운드리(반도체 위탁생산)가 글로벌 1위 기업 TSMC를 따라잡을 수 있는 비밀병기로 2나노(㎚) 공정 로드맵을 구체화했다. 2025년 모바일향 양산을 시작으로 고성능컴퓨팅(HPC), 오토모티브향으로 순차적으로 양산을 확대해 나간다는 계획이다.

삼성전자는 27일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 '삼성 파운드리 포럼 2023'을 개최하고 최첨단 파운드리 공정 서비스 확대와 '쉘퍼스트' 전략의 단계별 실행을 통한 안정적인 고객 지원을 약속했다고 28일 밝혔다.

이번 포럼은 '경계를 넘어서는 혁신'을 주제로, 인공지능(AI) 시대 최첨단 반도체 한계를 극복할 다양한 방법을 제시했다. 행사에는 파운드리 사업부 주요 고객과 파트너 700여명이 참석했으며, 38개 파트너는 행사장에 부스를 만들어 최신 기술 트렌드를 공유했다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 기조연설에서 "많은 고객사들이 자체 제품과 서비스에 최적화된 인공지능 전용 반도체 개발에 적극 나서고 있다"며 "삼성전자는 인공지능 반도체에 가장 최적화된 GAA(게이트올어라운드) 트랜지스터 기술을 계속 혁신해 나가며 인공지능 기술 패러다임 변화를 주도하겠다"고 말했다.

이번 포럼에서 삼성전자는 2나노 양산에 대한 계획과 성능 스펙을 구체적으로 공개했다. 2025년 모바일향 중심으로 2나노 공정(SF2)을 양산하고, 2026년 HPC향, 2027년 오토모티브향 공정으로 이를 확대한다. 최첨단 SF2 공정은 3나노 공정(SF3)보다 성능은 12%, 전력효율은 25% 각각 향상된다. 반대로 면적은 5% 감소한다. 그 다음 세대 공정인 1.4나노 공정도 기존 계획대로 2027년 양산한다는 방침이다.

파운드리는 높은 연평균 성장률이 기대되는 시장으로, 특히 공정 난도가 높아질수록 성장세도 더 빨라질 것으로 기대된다. 시장조사업체 옴디아에 따르면 전체 파운드리 시장 규모는 올해 1202억달러에서 2026년 1879억달러 규모로 연평균 12.9% 성장이 전망되는데, 5나노 이하 공정으로 규모를 좁히면 34.8%, 3나노 이하 공정은 무려 65.3%의 연평균 성장률을 기록할 것으로 전망된다. 올해 기준 3나노 이하 공정의 매출 점유율은 전체 시장 대비 8% 수준이지만 2026년에는 24.4%까지 증가할 것으로 전망된다.

삼성전자는 급성장하는 3나노 이하 파운드리 시장 공략을 위해, 차세대 트랜지스터 구조인 GAA를 2022년 6월 3나노에 세계 최초 도입했다. 현재 안정적인 수율로 GAA 기반 3나노 1세대(SF3E)를 양산 중이며, 2세대 공정(SF3) 내년 양산 계획을 목표로 차질없이 개발 중에 있다는 설명이다. 아울러 삼성전자는 컨슈머, 데이터센터, 오토모티브 향으로 2025년 8인치 GaN(질화갈륨) 전력반도체 파운드리 서비스를 시작한다. 또 차세대 6세대 이동통신(6G) 선행 기술 확보를 위해 5나노 RF 공정도 개발해 2025년 상반기에 양산한다. 현재 양산 중인 8나노, 14나노 RF 공정을 모바일 외 오토모티브 등 다양한 응용처로 확대해 나갈 계획이다.

삼성전자는 지난해 선보인 쉘퍼스트 전략에 대해서도 더욱 구체화했다. 쉘퍼스트는 클린룸을 선제적으로 건설하고 향후 시장과 고객 수요에 신속하고 탄력적으로 대응하는 설비 투자를 의미한다.

삼성전자는 올해 하반기 평택 3라인에서 파운드리 제품을 본격 양산할 계획이며, 현재 건설 중인 미국 테일러 1라인을 올해 하반기에 완공해 내년 하반기에 본격 가동할 예정이다. 또 국가산업단지로 조성 중인 용인으로 생산 거점을 확대해 나간다는 방침이다. 계획대로면 2027년에는 삼성전자의 클린룸 규모는 2021년 대비 7.3배 늘어난다.삼성전자는 이번 포럼에서 글로벌 파트너인 메모리,패키지 기판, 테스트 분야 기업과 함께 최첨단 패키지 협의체 'MDI얼라이언스'를 출범한다고 밝혔다. 이 협의체는 2.5D, 3D 이종집적 패키지 기술 생태계 구축으로 적층 기술 혁신을 이어가는 동시에 파트너와 함께 '최첨단 패키지 원스톱 턴키 서비스'를 제공할 계획이다. HPC, 오토모티브 등 응용처별 차별화된 패키지 솔루션을 개발해 다양한 시장과 고객의 요구 사항을 만족시킨다는 방침이다.

한편 삼성전자는 28일(현지시간)에는 파운드리 고객과 파트너사가 모여 첨단 파운드리 기술과 트렌드를 공유하는 'SAFE 포럼'도 개최한다.

전혜인기자 hye@dt.co.kr