삼성 ‘3나노 반도체’ 세계 첫 양산… “한계 넘은 혁신”

■ 화성캠퍼스 ‘3나노 출하식’

클릭하시면 더 큰이미지를 보실 수 있습니다‘초격차 기술’ 승부수 25일 오전 경기 화성시 삼성전자 화성캠퍼스에서 열린 ‘세계 최초 게이트올어라운드(GAA) 기반 3나노 양산 출하식’에서 관계자들이 웨이퍼를 트럭으로 옮기고 있다. 경계현(뒤쪽 오른쪽) 삼성전자 사장과 이창양(앞쪽 오른쪽 두 번째) 산업통상자원부 장관, 최시영(〃 두 번째) 삼성전자파운드리사업부장(사장)이 박수를 치고 있다. 연합뉴스

업계 선두 TSMC 추격 발판
‘핀펫’ 한계에 GAA기술 개발
칩 면적 줄이고 성능은 높여
합격품 비율 올리는 게 관건
“4년안에 고객사 300곳 확보”

삼성전자가 25일 3나노미터(㎚·10억 분의 1m) 파운드리(반도체 위탁생산) 공정으로 양산한 첫 제품을 전 세계 시장에 내놓았다. 3나노 공정이 적용된 반도체를 생산해 제품으로 공급하는 건 세계에서 삼성이 처음이다. 업계에선 파운드리 분야 선두인 대만의 TSMC를 따라잡을 수 있는 중요한 전기를 마련했다는 평가가 나온다.

삼성이 차별화된 기술력을 토대로 파운드리 경쟁력을 한층 강화하겠다는 경영 청사진을 구체화하기 위해서는 3나노 관련 수율(합격품 비율) 향상과 신규 고객 확보가 핵심 과제가 될 것으로 예상된다.

삼성전자는 이날 오전 경기 화성캠퍼스 V1라인(극자외선 전용)에서 세계 최초로 ‘GAA(Gate All Around)’ 기술을 적용한 3나노 파운드리 제품의 출하식을 개최했다. 행사에는 이창양 산업통상자원부 장관과 경계현 삼성전자 디바이스솔루션(DS) 부문장(사장)을 비롯해 삼성 임직원과 팹리스(반도체 설계 전문 기업) 및 협력사 관계자 등 100여 명이 참석했다.

경 사장은 “이번 제품 양산으로 파운드리 사업에 한 획을 그었다”며 “핀펫(FinFET) 트랜지스터가 기술적 한계에 봉착했을 때 새로운 대안이 될 GAA 기술의 조기 개발에 성공한 것은 무(無)에서 유(有)를 창조한 혁신적인 결과”라고 말했다. 출하식에 함께한 협력업체 대표들도 삼성의 신기술을 통한 동반성장 가능성에 기대감을 표출했다.

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반도체를 구성하는 트랜지스터에서 전류가 흐르는 ‘채널(Channel)’ 4개 면을 ‘게이트(Gate)’가 둘러싸는 형태인 GAA는 기존 핀펫 기술보다 칩 면적을 줄이고 소비전력은 감소시키면서 성능은 높인 신기술이다. 삼성전자는 3나노 GAA 공정을 고성능 컴퓨팅(HPC)에 처음으로 적용하고, 모바일 SoC(System on a Chip) 제품 등 다양한 제품군에 확대 적용하기 위해 주요 고객사들과 협력하고 있다.

삼성전자는 GAA 트랜지스터 구조 연구를 지난 2000년대 초부터 시작했으며, 2017년부터 3나노 공정에 본격 적용해 지난달 세계 최초로 GAA 기술이 적용된 3나노 공정 양산을 발표한 바 있다. 삼성전자는 앞으로 화성뿐 아니라 평택캠퍼스에서도 3나노 GAA 공정 제품을 양산할 방침이다.

앞으로의 과제는 수율 향상과 고객 확보가 될 것으로 보인다. 3나노 제품의 양산을 먼저 시작했더라도 수율 불안정으로 공급에 차질을 빚으면 시장에서 고객사 추가 확보에 어려움을 겪을 수밖에 없다.

삼성전자 관계자는 “수율이 빠르게 오르고 있는 만큼 제품 공급에 큰 문제는 없을 것으로 본다”며 “2021년 파운드리 고객은 100곳 이상인데, 오는 2026년까지 300곳 이상 확보하는 것이 목표”라고 말했다.

장병철 기자 jjangbeng@munhwa.com