삼성 파운드리 "AI 턴키 솔루션으로 TSMC 추격"

삼성전자 선단 파운드리 공정 로드맵. [삼성전자 제공]

파운드리, 메모리, 어드밴스드 패키지를 포함하는 삼성전자의 인공지능(AI) 토탈 솔루션. [삼성전자 제공]

최시영 삼성전자 파운드리 사업부 사장이 12일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2024'에서 기조연설을 하고 있다. [삼성전자 제공]

삼성전자가 메모리, 파운드리(반도체 위탁생산), 첨단 패키징 등 종합 반도체 기업(IDM)으로서의 역량을 극대화해 인공지능(AI) '턴키' 솔루션을 제공하겠다는 전략을 내놨다. AI 솔루션 구축의 최대 숙제 중 하나인 고성능과 저전력을 동시에 구현하는 맞춤형 파운드리 공정 혁신으로 세계 파운드리 시장 1위인 대만 TSMC를 추격한다는 구상이다.

최시영 삼성전자 파운드리 사업부 사장은 12일(현지시간) 미국 실리콘밸리 새너제이에 위치한 DS부문 미주총괄 사옥에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2024'에서 "AI를 중심으로 모든 기술이 혁명적으로 변하는 시점에 가장 중요한 건 AI 구현을 가능하게 하는 고성능·저전력 반도체"라며 "AI 반도체에 최적화된 게이트올어라운드(GAA) 공정 기술과 적은 전력 소비로도 고속 데이터 처리가 가능한 광학 소자 기술 등을 활용해 고객들이 필요로 하는 원스톱 AI 솔루션을 제공할 것"이라고 말했다.

이는 메모리, 파운드리, 어드밴스드 패키지(AVP) 사업부를 '원팀'으로 운영하겠다는 의미다. 이를 토대로 고객의 공급망을 단순화하고 제품의 시장 출시를 가속화한다. 삼성전자는 통합 AI 솔루션을 활용하는 팹리스 고객의 경우 기존 공정 대비 칩 개발부터 생산에 걸리는 시간을 약 20% 단축할 수 있다며, 오는 2027년에는 AI 솔루션에 광학 소자까지 통합할 계획이라고 밝혔다.

제품 성능을 끌어올리는 데도 주력한다. 그 일환으로 기존 파운드리 공정 로드맵에서 SF2Z(2나노), SF4U(4나노)를 공개했다.

SF2Z는 후면전력공급(BSPDN) 기술을 적용한 2나노 공정이다. 후면전력공급은 전류 배선층을 웨이퍼 후면에 배치해 전력과 신호 라인의 병목 현상을 개선하는 기술로 TSMC와 인텔도 도입 계획을 발표한 바 있다. 소비전력·성능·면적(PPA) 경쟁력을 높일 수 있는 만큼 삼성전자는 이를 2027년에 적용하겠다는 목표다.

SF4U는 기존 4나노에 광학적 축소를 더한 공정으로 2025년 선보인다. 삼성전자는 또 지난 2022년 3나노 공정에 GAA 트랜지스터 기술을 최초로 적용했는데, 올해 하반기에는 2세대 3나노 공정 양산을 시작한다.

삼성전자는 앞서 2027년에 1.4나노 공정을 적용한 반도체를 양산하겠다고 선언했다. 업계에서는 TSMC가 1나노대 양산 계획을 1년 앞당긴 만큼, 삼성전자도 로드맵을 수정할 수 있다고 내다봤다.

그러나 삼성전자는 "현재 목표한 성능과 수율을 확보하고 있다"면서 기존 로드맵을 재확인했다. 이는 아직 1나노대 공정 수요가 많지 않고, 그보다는 당장 수요가 늘고 있는 AI용 반도체 수요에 집중하는 것이 훨씬 효율적이라는 판단을 한 것으로 풀이된다.

삼성전자는 지난달 디바이스솔루션(DS) 부문의 수장을 전영현 부회장으로 전격 교체하는 등 반도체 사업에서 안팎으로 위기감을 마주했다. 대만 시장조사 업체 트렌드포스에 따르면 올해 1분기 파운드리 점유율은 TSMC가 61.7%, 삼성전자가 11.0%다. 양사의 점유율 격차는 전분기 49.9%포인트에서 올해 1분기 50.7%포인트로 더 벌어졌다.

분위기 쇄신이 필요한 시점에서 삼성전자는 최첨단 공정 기술력과 AI 턴키 솔루션을 앞세워 오는 2027년까지 파운드리 사업에서 모바일 외 제품군의 매출 비중을 50% 이상 높여갈 계획이다. 올해 삼성전자의 AI 파운드리 수주 규모는 지난해보다 80% 증가했다.

이날 포럼에도 르네 하스 ARM 최고경영자(CEO)와 조나단 로스 그로크 CEO 등 업계 주요 전문가들이 함께했고, 이재용 삼성전자 회장도 미국 출장 일정을 수행하며 반도체 경쟁력 회복에 고삐를 죄고 있다.

삼성전자는 오는 13일(현지시간)에는 'SAFE(삼성 어드밴스드 파운드리 에코시스템) 포럼 2024'도 연다. 이 자리에는 마이크 엘로우 지멘스 CEO, 빌 은 AMD VP, 데이비드 라조브스키 셀레스티얼 AI CEO 등이 참석해 AI 시대에 요구되는 칩과 시스템 설계 기술의 발전 방향을 논의할 예정이다. 지난해 출범한 첨단 패키지 협의체인 'MDI 얼라이언스'의 첫 워크숍도 진행한다.

윤선영기자 sunnyday72@dt.co.kr