'2나노' 길목서 TSMC 잡는다…삼성 핵심무기는 GAA[파운드리 삼국지①]

3나노 이하 '초미세공정 경쟁' 치열…삼성 "2025년 2나노, 2027년 1나노"
TSMC 넘기 위한 삼성의 안간힘…선단 공정 중심에 美 테일러 공장 기대감

경계현 삼성전자 사장 미국 텍사스주에 생긴 '삼성 고속도로' 도로 표지판을 들고 기념촬영하는 모습. (경계현 사장 인스타그램 캡쳐)

(서울=뉴스1) 김민성 기자 = "삼성전자는 냉정하게 TSMC보다 4나노 기술력은 2년, 3나노는 1년이 뒤처졌습니다. 하지만 2나노로 들어오면 삼성전자가 앞설 수 있습니다. 5년 내 TSMC를 따라잡겠습니다." (경계현 삼성전자 디바이스솔루션 부문 사장)

반도체 업계의 기술 경쟁이 '미래'에 초점이 맞춰진 가운데 파운드리(반도체 위탁생산) 영역에서는 나노미터(1㎚=1억분의 1m) 단위 초미세공정의 치열한 경쟁이 전개되고 있다. 전 세계 반도체 패권 전쟁이 최첨단 기술력을 요구하는 파운드리 선단 공정 경쟁으로 이어지는 모습이다. 나노는 반도체 회로 선폭을 의미하는 단위로, 선폭이 좁을수록 소비전력이 줄고 처리 속도가 빨라진다.

특히 글로벌 파운드리 1위인 대만 TSMC와 삼성전자의 경쟁은 더욱 뜨겁다. 매출 규모에선 삼성전자가 TSMC에 큰 격차로 밀려있지만 '나노 경쟁'에선 팽팽한 줄다리기를 하고 있다.

현재 최첨단 기술은 삼성전자와 TSMC가 양산하고 있는 3나노 공정이다. 3나노에선 삼성전자가 TSMC보다 한발 빨랐다. 삼성전자는 2022년 6월 3나노 양산을 시작했고, TSMC는 6개월 늦은 지난해 초부터 양산에 돌입했다.

삼성전자(005930)는 초미세 공정 양산에 대한 구체적인 로드맵을 내놓으며 TSMC를 넘기 위해 안간힘을 쓰고 있다. 2025년 모바일용을 중심으로 2나노 공정을 양산하고, 2026년 고성능 컴퓨팅(HPC)용, 2027년 오토모티브용 공정으로 확대할 계획이다. 1.4나노 공정은 계획대로 2027년 양산할 예정이다. TSMC도 2025년 2나노 양산을 추진, 2028년엔 1나노 양산을 계획 중이다.

2나노를 날카롭게 다듬을 핵심 무기는 삼성전자가 자신하는 '게이트 올 어라운드'(GAA) 기술이다. GAA는 기존 트랜지스터 구조인 핀펫의 한계를 극복할 차세대 기술로, 이 구조를 도입한 파운드리 업체는 삼성전자가 유일하다. 최대 난관으로 꼽힌 수율(양품 비율)도 빠르게 개선하며 기술 우위를 점할 발판을 마련했다는 평가다. 경계현 삼성전자 사장이 2나노 경쟁에서 자신감을 내비치는 것도 이런 이유다.

삼성전자는 미국 텍사스 오스틴 공장에 이어 두번째 파운드리 거점으로 꼽은 테일러 공장에 기대를 걸고 있다. 테일러 공장의 부지 규모는 500만㎡로 오스틴 공장보다 네 배가량 넓다. 장비 도입 등 양산 준비가 끝나면 올해 말부터 본격적으로 가동할 예정이다.

테일러 공장은 선단 공정 중심으로 운영된다. 삼성전자는 이곳에서 5세대 이동통신(5G)과 인공지능(AI), 고성능 컴퓨팅(HPC) 등 여러 분야의 반도체 주문을 받아 선보일 계획이다. 이미 4나노 공정을 통한 AI 반도체 양산이 예정돼 있다.

양사의 고객사 선점 경쟁도 치열하다. 반도체 업계에 따르면 최근 TSMC는 2나노 시제품 공정 테스트 결과를 애플과 엔비디아 등 일부 대형 고객사에 보여준 것으로 알려졌다. 삼성전자도 이에 대응해 엔비디아 등 대형 고객의 관심을 끌기 위한 가격을 내린 2나노 시제품을 제공 중인 것으로 전해졌다. 특히 미국 퀄컴은 차세대 모바일AP 양산을 삼성전자 2나노 공정에 맡길 가능성도 나온다.

ⓒ News1 김지영 디자이너

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