車 반도체에 진심… 삼성, 2026년까지 전장용 2나노 양산 준비

최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장이 지난 7월 4일 서울 삼성동 코엑스에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2023'에서 기조연설을 하고 있다. 삼성전자 제공

삼성전자가 유럽에서 차량용 반도체 공정부 차세대 메모리인 5나노(㎚) 내장형M램(eMRAM), 8인치 공정 등 다양한 맞춤형 파운드리(반도체 위탁생산) 솔루션을 제시했다. 특히 전기차와 자율주행차 시장을 겨냥해 다양한 차량용 반도체 제조역량을 집중 소개했다.

삼성전자는 19일(현지시간) 독일 뮌헨에서 '삼성 파운드리 포럼 2023'을 열고 최첨단 공정 로드맵을 비롯해 차량용 전장 반도체 등 응용처별 파운드리 전략을 공개했다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 "차량용 반도체 시장에 최적화된 공정을 적기에 개발해 자율주행 단계별 인공지능(AI) 반도체부터 전력반도체, 마이크로컨트롤러유닛(MCU) 등을 고객 요구에 맞춰 양산해 나갈 계획"이라며 "삼성전자만의 차별화된 파운드리 솔루션으로 전기차와 자율주행차 시대를 선도해 나갈 것"이라고 밝혔다.

삼성전자는 먼저 초미세 공정인 2㎚ 전장 솔루션 양산 준비를 2026년 완료하겠다고 소개했다. 이어 차세대 eMRAM과 주로 전력 반도체 생산에 쓰이는 8인치 BCD(아날로그·디지털 신호제어와 고전압 관리 트랜지스터를 하나의 칩에 구현한 것) 공정 포트폴리오를 확대한다고 소개했다.

5㎚ eMRAM 개발 계획을 대외에 알린 것은 삼성전자가 업계 최초다. eMRAM은 빠른 읽기와 쓰기 속도를 기반으로 높은 온도에서도 안정적으로 동작 가능한 전장용 차세대 핵심 메모리 반도체로 꼽힌다.

회사는 2019년 업계 최초로 28㎚ FD-SOI(완전공핍형 실리콘 온 인슐레이터) 공정 기반 eMRAM을 탑재한 제품을 양산한 바 있으며, 현재 2024년 완료를 목표로 차량용 반도체 품질 기준인 'AEC-Q100 그레이드1'에 맞춘 핀펫(FinFET) 공정 기반 14㎚ eMRAM을 개발 중이다.

회사는 아울러 2026년 8㎚, 2027년 5㎚까지 eMRAM 포트폴리오를 확대할 계획이라고 소개했다. 8㎚ eMRAM의 경우 이전 14㎚와 비교해 집적도는 약 30%, 속도는 33% 가량 증가할 것으로 보인다.

8인치 BCD 공정 포트폴리오 계획도 내놓았다. 회사는 현재 양산중인 130㎚ 전장 BCD 공정을 2025년 90㎚까지 확대하기로 했다. 90㎚ 전장 BCD 공정은 130㎚와 비교해 약 20% 정도 칩 면적이 줄어든다.

또 DTI(Deep Trench Isolation) 기술을 활용해 전장향 솔루션에 적용되는 고전압을 기존 70볼트(Volt)에서 120볼트로 높일 예정이며, 130㎚ BCD 공정에 120볼트를 적용한 공정설계키트(PDK)를 2025년 제공할 계획이다.

삼성전자는 최첨단 패키지 협의체를 주도하며 전장과 고성능 컴퓨팅(HPC) 등 응용처별 차별화된 2.5D, 3D 패키지 솔루션을 개발해 나갈 예정이다.

삼성전자가 이번 행사에서 차량용 파운드리 솔루션에 집중한 것은 차량용 전장 시장의 성장성에 주목했기 때문으로 풀이된다. 업계에 따르면 작년부터 2028년까지 7년 간 하이브리드와 전기차 성장률은 각각 7.1%, 26.7%로 전체 자동차 생산량 증가율(3.6%)을 상회한다.

여기에 최근 완성차 업체들이 SDV(소프트웨어 제어 차량) 전환에 집중하면서, 이를 뒷받침할 하드웨어의 중요성이 커지고 있다. 내연기관차 한 대에 탑재되는 반도체 칩이 600~700개 수준이라면, 전기차에는 1600개, 자율주행 기능 등을 탑재한 스마트카에는 3000개 이상이 필요하다.

시장조사업체 옴디아는 지난해 전 세계 차량용 반도체 시장이 635억달러를 넘어섰으며, 오는 2026년에는 962억달러 규모가 될 것이라고 밝힌 바 있다. 한편 삼성전자 파운드리는 2018년 첫 자동차용 솔루션을 양산했으며, 현재 모바일 애플리케이션프로세서(AP) 생산 전문성을 활용해 지난 2019년 테슬라의 자율주행 반도체 파운드리를 수주하는 등 사업을 확대하고 있다.

전혜인기자 hye@dt.co.kr