삼성전자가 차세대 게이트 만능화(GAA) 기술을 기반으로 한 세계 최초의 3nm 제조 공정 양산을 공식 발표한다.

 

삼성전자가 세계 최초로 3나노미터(nm=10억분의 1m) 칩 주물 공정 양산을 시작한다고 22일 밝혔다. 삼성전자는 다음 주 차세대 게이트올라운드(GAA) 기술을 기반으로 한 3nm 제조 공정에 따른 칩 양산을 공식 발표할 것으로 알려졌다.

 

GAA는 기존 핀펫 기술에 비해 칩 풋프린트와 전력소비를 줄이면서 성능을 향상시킨 신기술이다. 새로운 3nm 칩 공정과 관련해 삼성은 신세대 GAA 기술이 0.75볼트 이하의 저전압 환경에서 작동할 수 있다고 밝혔다. 이를 통해 전체 전력 소비량을 50% 줄일 수 있을 뿐 아니라 성능을 30% 개선하고 칩 크기를 45% 줄일 수 있다.

 

지난 5월 말 조 바이든 미국 대통령이 삼성전자 평택 공장을 방문했을 때 GAA를 기반으로 한 3nm 테스트 제품을 선물받았다.

 

삼성전자는 대만 TSMC(중국)에 앞서기 위해 상반기 중 GAA 기술을 채택해 3nm 양산을 시작한다는 목표를 제시했다. 앞서 TSMC는 올 하반기 3nm 칩을 양산하겠다고 밝힌 바 있다.

 

삼성전자 관계자는 "3nm 칩 양산 일정이 예정대로 지체 없이 진행되고 있다. 이르면 올 상반기부터 양산이 시작된다. "

 

반도체 업계 관계자는 "삼성전자가 3nm 칩 양산을 공식 발표한 것은 일정 수준의 생산을 보장했다는 의미"라고 말했다.

 

반도체 업계 관계자들은 삼성전자가 3nm 칩 양산을 시작하면 기술력에서 TSMC보다 앞선다는 점을 고객에게 보여줌으로써 칩 다이캐스팅 시장에서 입지가 강화될 것이라고 말한다.

 

삼성전자는 최근 생산성 문제와 고장률 등을 이유로 3nm 칩 양산을 미루고 있다. 삼성전자는 연초부터 공정 생산성을 달성하지 못해 주요 고객사가 손해를 보는 등 큰 어려움을 겪었다.

 

메모리 반도체 선두주자인 삼성전자는 칩 다이캐스팅 시장에서 TSMC를 항상 앞섰다. 최근에는 TSMC와의 점유율 격차도 벌어졌다.

 

시장조사기관 타이베이 트렌드포스에 따르면 올해 1분기 삼성전자 파운드리 매출은 53억2800만달러로 2021년 4분기보다 3.9% 감소했다.

 

세계 10대 파운드리 공장 가운데 삼성전자가 유일하게 올해 1분기 매출액에서 밀렸고, 시장점유율도 18.3%에서 현재까지 16.3%로 떨어졌다. 같은 기간 TSMC는 매출이 11.3%(17조5290억달러) 늘었고, 시장 점유율도 52.1%에서 53.6%로 증가했다.

 

삼성전자는 TSMC가 선점한 파운드리 시장 선점을 위해 초미세 공정 기술 확보에 나섰다. 최근 이재용 삼성전자 부사장의 유럽 순방의 이유다.

 

박재근 한국반도체디스플레이기술학과 교수(한양대 통합전자공학과)는 삼성전자가 3나노 공정을 이용한 칩 양산에 성공하면 미국 반도체 제조사와 고객들에게 강한 인상을 남길 것이라고 말했다.

 

삼성전자는 3나노 공정 양산을 통해 '시스템 반도체 비전 2030'의 속도를 높여 시스템 반도체 분야에서 세계 최고 수준의 우수성을 달성할 계획이다.

 

삼성전자가 미국 텍사스주 테일러에 170억달러를 투자해 건설할 제2칩 파운드리 공장도 착공에 들어갔다. 테일러에 있는 칩 파운드리 공장은 오는 2024년 하반기 가동을 목표로 약 500만㎡ 면적에 건설될 예정이며, 완공되면 현대식 시스템 반도체 칩을 생산할 예정이다.

 

업계 관계자는 "삼성전자가 TSMC와의 격차를 줄이려면 향후 GAA 3nm 칩 제조 공정이 안정적인 생산률을 보장해야 한다는 게 핵심"이라고 말했다.

 

게이트 만능화(Gate-all-around, GAA) 기술: 게이트 만능 트랜지스터는 게이트가 모든 면에서 채널에 접촉하고 지속적인 확장을 가능하게 하는 변형된 트랜지스터 구조이다. 이러한 트랜지스터를 게이트 만능 또는 GAA, 트랜지스터라고 하며 다양한 변형이 제안되었다.