삼성전자, TSMC 추격 전략 공개... '후면전력공급' 2나노·AI칩 '턴키' 서비스

미 실리콘밸리서 파운드리 포럼
"파운드리·메모리·패키징을 잇는
원스톱 턴키 서비스 강화할 것"
1.4나노 양산 시점은 2027년 유지

최시영 삼성전자 파운드리 사업부장 사장이 12일 미국 실리콘밸리에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2024(Samsung Foundry Forum 2024)'에서 기조연설을 하고 있다. 삼성전자 제공

삼성전자가 고난도 기술인 후면전력공급(BSPDN) 기술을 적용한 2나노(㎚·10억 분의 1m) 공정 준비를 2027년까지 완료하겠다고 12일(현지시간) 밝혔다. 아울러 파운드리와 메모리, 패키징 사업 간 유기적 협력을 통해, 설계 단계에서부터 고객사 요구에 딱 맞춘 제품을 빠르게 공급하겠다고 선언했다. 기술력과 '종합 반도체 회사'란 정체성을 무기로 반도체 파운드리(위탁생산) 분야에서 압도적 1위인 대만 TSMC와의 격차를 좁히겠다는 태세다.

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삼성도 뛰어든 후면전력공급 기술 경쟁

삼성전자는 이날 미국 실리콘밸리 사옥에서 파운드리 포럼을 열고 파운드리 1위로 도약하기 위한 새 전략을 공개했다. 삼성전자는 파운드리 시장에서 TSMC에 이은 2위 업체지만, TSMC와의 점유율 격차는 50%포인트에 가깝다. 3위이자 인텔은 파운드리 2위로 도약하겠다며 삼성전자를 자극하고 있다. 이날 삼성전자가 내놓을 메시지에 관심이 쏠린 이유다.

삼성전자는 이런 난국을 '기술력'을 통해 돌파하겠다는 뜻을 드러냈다. "후면전력공급 기술을 적용한 2나노 공정(SF2Z)을 2027년까지 준비하겠다"면서다. 삼성전자가 후면전력공급 기술이 적용된 칩 양산 목표 시점을 밝힌 건 처음이다.

후면전력공급이란 반도체에 전기를 공급하는 전력선을 웨이퍼 윗면이 아니라 뒷면에 배치하는 기술이다. 전력선을 뒷면에 두면 회로와 전력 공급 공간을 분리하면서 전력 효율을 최대치로 끌어올리고 칩의 면적도 줄일 수 있어 반도체 소형화에 도움이 된다. 다만 고난도 기술이라 아직 상용화하지 못했는데, 앞으로 3년 안에 양산 가능하게 하겠다는 것이다.

삼성전자는 내년 2나노 공정을 시작하고 2년 뒤 후면전력공급 기술까지 접목하겠다는 계획이다. 삼성전자 측은 "SF2Z는 전류의 흐름을 불안정하게 만드는 전압강하 현상이 대폭 줄어 고성능 컴퓨팅 설계 성능을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 칩 소비전력과 성능, 면적도 개선시킬 수 있다"고 밝혔다.

후면전력공급 기술은 파운드리 업체들의 새 전장이다. 인텔은 2025년 후면전력공급 기술을 적용한 공정으로 양산을 시작하겠다고 밝힌 상태다. TSMC 역시 2026년 말부터 후면전력공급이 가능한 2나노 제품을 생산할 것으로 알려졌다. 이런 가운데 삼성전자의 가세 선언으로 이제 3사가 모두 후면전력공급 기술을 놓고 경쟁하게 됐다.

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1.4나노 양산 시점은 2027년 재확인

삼성전자는 또 파운드리와 메모리, 패키지 사업을 모두 보유하고 있는 점을 최대한 살려 인공지능(AI) 시대에 대처하겠다고 발표했다. 세 사업 분야 간 긴밀한 협력을 통해 AI 칩 생산을 위한 원스톱 '턴키(일괄)' 서비스를 2027년부터 더욱 강화하겠다는 것이다. 삼성전자 측은 "원스톱 턴키로 주문하는 고객사는 파운드리, 메모리, 패키지 업체에 각각 주문할 때와 비교해 칩 개발부터 생산에 걸리는 시간을 약 20% 단축할 수 있다"며 "2027년에는 적은 전력 소비로도 고속 데이터 처리가 가능한, 빛을 이용한 광학 소자까지 통합할 계획"이라고 전했다.

12일 미국 실리콘밸리 사옥에서 열린 삼성전자 파운드리 포럼에서 참가자들이 입장을 기다리고 있다. 삼성전자 제공

반도체 업계에선 지난 4월 TSMC가 2026년부터 1.6나노 공정을 통한 반도체 생산을 시작할 예정이라고 깜짝 발표한 만큼, 삼성전자도 1.4나노 양산 시점을 앞당길 수 있을 것이란 전망이 나왔다. 그러나 삼성전자는 이날 2027년 1.4나노 공정 양산 계획을 재확인하며 "목표한 성능과 수율을 확보하고 있다"고 밝혔다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 "AI를 중심으로 모든 기술이 혁명적으로 변하는 시점에서 가장 중요한 건 AI를 구현케 하는 고성능, 저전력 반도체"라며 "삼성전자는 AI 시대에 고객들이 필요로 하는 AI 솔루션을 제공할 것"이라고 말했다.

실리콘밸리= 이서희 특파원 shlee@hankookilbo.com