한·미·대만 ‘파운드리 삼국지’…‘나노 전투’서 승패 갈린다

■ 삼성 “2027년 1.4나노 양산”
미세공정일수록 소형·저전력
BSPDN 등 첨단기술도 적용
“2028년엔 AI칩 매출 9배로”
3나노이하 年 65% 성장 예상
1위 TSMC·추격 인텔과 경쟁

12일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 ‘삼성 파운드리 포럼 2024’에서 수많은 반도체 업계 관계자들이 행사장으로 들어가고 있다. 삼성전자 제공

인공지능(AI) 반도체 시대를 맞아 한국·대만·미국 등 3국 파운드리(위탁생산) 업체 간의 기술 패권을 둘러싼 치열한 각축전이 펼쳐지고 있는 가운데, 업계에선 ‘3나노(1나노미터는 10억분의 1m) 이하’의 초미세공정을 누가 주도하느냐에 따라 향배가 결정될 것으로 관측하고 있다. 특히 내년부터 본격적으로 전개될 2나노 공정 경쟁이 기술 패권 경쟁 판도를 좌우할 분수령이 될 전망이다. 삼성전자가 12일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 ‘삼성 파운드리 포럼 2024’에서 AI 반도체 전력 강화를 위한 사실상의 첨단기술 ‘올인’ 전략을 제시한 것도 업계 선두인 대만 TSMC 추격을 위한 ‘마지막 기회’라는 판단이 작용한 것으로 풀이된다.

최시영 삼성전자 파운드리 사업부 사장이 포럼 기조연설을 하는 모습. 삼성전자 제공

최시영 삼성전자 파운드리 사업부 사장은 이날 기조연설에서 “삼성전자는 세계에서 유일하게 파운드리, 메모리, 후공정을 한 번에 제공할 수 있는 반도체 업체”라며 “종합반도체 기업으로의 강점을 살려 고성능 AI 반도체를 가장 빠르게 제공하겠다”고 강조했다. 송태중 삼성전자 파운드리 사업부 상무도 미디어 설명회를 통해 “제품 생산에 걸리는 시간은 이들이 파운드리, 메모리, 패키지 업체를 각각 찾아 사용할 때보다 20% 이상 단축된다”고 밝혔다.

송 상무는 또한 “2028년 AI 칩 관련 매출이 지난해 대비 9배로 증가할 것”이라면서 “올해 AI 칩 매출은 전년 대비 1.8배 수준이 될 것”이라고 말했다. 또 “고객 수는 올해 2배로 늘어나고, 2028년에는 4배로 증가할 것”으로 예상했다. 삼성전자는 미국 반도체 기업 AMD의 차세대 AI 칩을 수주할 가능성이 제기되고 있다.

하지만 도전도 만만치 않다. 미국 정부로부터 막대한 보조금을 지원받은 인텔은 삼성전자와 TSMC보다 먼저 올 연말 2나노 도입을 선언한 상황이다. TSMC는 2026년부터 2나노 공정을 양산하고, 2026년 하반기에 1.6나노를 도입한다는 계획이다.

삼성은 최첨단 3나노 이하 공정에서 추격의 발판을 마련한다는 복안이다. 시장조사기관 옴디아에 따르면, 지난해부터 2026년까지 3나노 이하 연평균 성장률은 65.3%로 전체 파운드리 시장 성장률 12.9%의 5배 이상이다. 삼성전자는 2022년 6월 세계 최초로 GAA(게이트올어라운드) 기술을 적용한 3나노 양산에 성공해 안정적인 수율로 GAA 기반 3나노 1세대(SF3E)를 양산 중이며, 2세대 공정(SF3)도 하반기 양산을 계획하고 있다. 이날 포럼에선 2027년까지 ‘후면전력공급(BSPDN)’ 기술을 적용한 새로운 2나노 공정 ‘SF2Z’를 양산하겠다는 구상도 제시됐다.

김성훈 기자 powerkimsh@munhwa.com

■ 용어설명

3나노와 1.4나노 차이 = ‘나노미터(㎚)’는 10억 분의 1m. 나노 공정은 반도체 웨이퍼 위에 새긴 회로의 선폭을 말한다. 회로의 선폭이 좁으면 반도체 소자를 더 많이 넣을 수 있다. 그만큼 반도체에 새겨진 전기회로가 가늘고 미세해 초소형·저전력 기기를 생산할 수 있다. 1.4나노는 AI 반도체 성능을 획기적으로 끌어올릴 것으로 기대된다.