삼성전자가 약속대로 올 상반기 중 3나노미터(nm, 10억분의 1미터) 공정으로 파운드리(반도체 위탁생산) 양산(대량생산)을 시작할 수 있을지 관심이다. 핵심 기술인 GAA(Gate-All-Around)를 3나노에 적용해 수율을 맞출 수 있을지가 관건이다.
삼성전자가 3나노 공정의 양산을 시점을 공개한 것은 작년 10월이다. 당시 열린 '삼성 파운드리 포럼'에서 최시영 파운드리 사업부장(사장)은 2022년 상반기까지 세계 최초로 3나노 양산을 시작하겠다고 밝혔다. 회사도 "2022년 상반기 GAA 기술을 3나노에 도입하겠다"고 보도자료를 냈다.
올 4월 열린 컨퍼런스콜에서도 이 계획을 다시 확인했다. 강문수 부사장은 "1세대 GAA 공정 품질 검증 완료해 2분기 업계 최초 양산을 통해 경쟁사 대비 기술 우위를 확보할 계획"이라고 말했다.
파운드리 업계는 누가 더 미세한 공정으로 반도체를 생산하느냐를 두고 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 공정이 미세할수록 반도체 성능을 결정짓는 트랜지스터가 더 많이 들어갈 수 있어서다. 전 세계에서 5나노 굵기로 반도체 회로를 새길 수 있는 기술을 가진 곳은 TSMC와 삼성전자 정도다.
삼성전자의 현재 기술은 5나노에서 4나노를 넘어가는 수준이다. 강 부사장은 지난 4월 "5나노 공정은 성숙 수율 단계로 접어들었고, 4나노 공정의 경우 초기 수율 램프업(양산 전 생산량 증대)은 다소 지연된 면이 있었으나 현재는 예상된 수율향상 곡선 내로 진입한 상태"라고 설명했다.
3나노는 미래를 위해 최첨단 기술에 투자하는 선단(先端)공정이다. 선단공정을 위한 핵심 기술이 GAA다. GAA는 트랜지스터가 흐르는 채널 4면을 게이트가 둘러싸고 있는 차세대 트랜지스터 구조다.
삼성전자는 2018년에 "GAA를 3나노 공정에 도입하겠다"는 계획을 공개했다. 당시 삼성전자는 3나노 공정의 성능 검증을 마치고 기술 완성도를 높여가는 단계였다. 첨단 기술을 실제 제품에 적용하고 양산하는 데만 4년 가량 걸린 것이다.
일각에선 삼성전자가 3나노 공정의 양산 시기를 연기했다는 관측도 나오고 있다. 이에 대해 삼성전자 관계자는 "계획대로 진행되고 있다"고 전했다.
업계가 삼성전자의 3나노 공정 일정에 주목하는 이유는 파운드리 업계 1위 TSMC와의 기술 경쟁 때문이다. TSMC는 올 하반기에 3나노 공정을 도입하겠다는 계획이다. 계획대로라면 전 세계 파운드리 시장의 절반 이상을 차지하고 있는 TSMC보다 삼성전자가 먼저 3나노 공정 양산에 성공하게 되는 것이다.
삼성전자가 파운드리 주도권을 가져오게 되면 그 파급력은 상상을 뛰어넘는다. TSMC의 시가총액은 566조원 수준으로, 삼성전자(348조)를 뛰어넘고 있다. 삼성전자는 지난달 파운드리를 미래 먹거리로 지목하며 "삼성의 파운드리가 세계 1위로 성장할 경우 삼성전자보다 큰 기업이 국내에 추가로 생기는 것과 비슷한 경제적 효과"라고 설명했다.
