[피스앤칩스]TSMC, 2나노 시대 준비…GAA 자신감 삼성·속도전 돌입한 인텔

애플, 대만 TSMC 첫 2나노 고객 될까
TSMC·인텔, 2나노서 GAA 첫 개시
후면전력공급 기술도 처음 도입 예고
삼성, GAA 경쟁력 앞세워 2나노 준비

새해가 되면서 파운드리(반도체 위탁생산) 업계에 새로운 소식이 이어지고 있습니다. 최근 들어선 2나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 시대가 임박한 듯 관련 이야기가 계속 들리는 상황입니다. 이번 주엔 대만 매체인 디지타임스가 대만 파운드리 기업 TSMC의 첫 번째 2㎚ 고객이 애플이라고 보도했습니다. 애플이 초기 물량을 확보했다는 내용입니다. 미국 등 글로벌 외신들도 관련 소식을 전하며 주목하는 모습을 보였죠.

이는 지난달 TSMC가 애플과 엔비디아 등 주요 고객을 대상으로 2㎚ 프로토타입을 선보였고, 테스트 결과를 알렸다는 외신 보도가 나왔던 상황에서 한 단계 진전된 것이기에 주목을 받았습니다. TSMC는 외신에 "N2(2㎚) 기술 개발이 순조롭게 진행되고 있으며 2025년 대량 생산을 목표로 하고 있다"며 "업계에서 가장 진보된 반도체 기술이 될 것"이라고 답했다 하네요.

대만에 있는 TSMC 팹6 공장 외부 모습 / [사진제공=TSMC]

반도체 업계에선 TSMC가 내년 하반기에 2㎚ 양산을 시작할 것으로 예상하고 있습니다. TSMC는 최근 지난해 4분기 실적 발표 뒤 진행한 컨퍼런스콜을 통해 계획했던 것보다 빠르게 2㎚ 수율 목표에 도달하고 있다며 자신감을 보인 상태입니다. 또 반도체 칩 후면에 전력을 공급해 성능을 높이는 ‘후면전력공급’ 기술을 개발했으며 이를 2㎚ 공정에 도입, 2026년 양산할 것이라고 밝히기도 했습니다.

TSMC는 이같은 계획을 실현하기 위해 생산시설 마련에도 분주한 모습인데요, 현재 대만 서북부에 있는 신주과학단지뿐 아니라 가오슝에 있는 남부 사이언스파크에 관련 시설을 마련하는 데 힘쓰고 있습니다. 총 4개 팹(공장)이 들어설 예정이라고 하네요. 당장 4월부턴 신주과학단지에 있는 바오산 공장에 2㎚ 양산을 위한 장비가 반입된다는 소식까지 들리고 있습니다.

2021년 파운드리 시장 재진입을 알리며 분주히 경쟁력을 높이고 있는 미국 인텔은 당장 올 상반기에 20A(2㎚급) 공정 양산에 나섭니다. 나아가 하반기엔 1.8A(1.8㎚급) 공정을 도입하겠다고 밝힌 상태입니다. 20A 공정에서 자사 제품을 생산하며 기술력을 높인 뒤 18A 공정부터는 외부 파운드리 고객을 대상으로 수주를 받는다는 게 인텔 계획입니다.

주목할 점은 TSMC와 인텔 모두 2㎚ 공정에 처음으로 도입하는 기술이 많다는 점입니다. 양사는 앞서 언급된 후면전력공급 기술을 2㎚ 공정에서 처음 선보일 예정이며 차세대 트랜지스터 구조인 ‘게이트올어라운드(GAA)’도 도입한다고 합니다. GAA는 반도체를 구성하는 트랜지스터 게이트(전류가 드나드는 문)와 채널(전류가 흐르는 길)이 닿는 면을 4개로 늘려 기존 핀펫(FinFET) 대비 반도체 성능을 높이는 핵심 기술입니다.

삼성전자의 경우 2022년 3㎚ 공정 양산을 시작하면서 이미 GAA를 도입한 상태입니다. 경쟁사 대비 3년 먼저 GAA를 도입해 시행착오를 거친 만큼 2㎚ 시대가 되면 GAA 기술 경쟁력이 본격적으로 드러날 것으로 기대하고 있습니다. 세계 파운드리 시장의 과반 점유율을 TSMC가 차지한 가운데 2㎚ 시대에는 후발주자인 삼성전자와 인텔이 얼마큼 TSMC를 따라잡을 수 있을지 주목해봐야겠습니다.

편집자주 - 현대 산업의 쌀로 불리는 반도체. 매일 듣는 용어이지만 막상 설명하려고 하면 도통 입이 떨어지지 않죠. 어렵기만 한 반도체 개념과 산업 전반의 흐름을 피스앤칩스에서 쉽게 떠먹여 드릴게요. 숟가락만 올려두시면 됩니다.

김평화 기자 peace@asiae.co.kr