삼성전자가 오는 2025년 2나노(㎚) 공정의 제품별 생산 계획을 밝히며 '초격차' 파운드리 기술력을 이어가겠다고 밝혔다. TSMC도 같은 시기에 2나노 양산을 목표하고 있지만, 세부 계획을 밝힌 것은 삼성전자가 먼저다. 최근 인텔이 "내년 두 번째로 큰 파운드리가 되겠다"면서 삼성전자를 견제했지만, 삼성전자는 굴하지 않고 1위를 향해 달려가겠다는 의지다.
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모바일부터 시작…2나노 계획 구체화
삼성전자는 27일(현지시각) 미국 실리콘밸리에서 '경계를 넘어서는 혁신'을 주제로 한 '삼성 파운드리 포럼 2023'을 개최했다. 이날 삼성전자는 인공지능(AI) 시대 최첨단 반도체 한계를 극복할 다양한 방법을 제시했다. 최첨단 2나노 공정의 응용처 확대와 쉘퍼스트 전략 단계별 실행, 첨단 패키지 협의체 'MDI(Multi Die Integration) Alliance' 출범, 올해 하반기 평택 3라인 파운드리 제품 양산 등이다.
우선 삼성전자는 지난해 밝힌 2나노 양산 계획과 성능을 보다 구체화했다. 삼성전자는 지난해 10월 같은 행사에서 2025년 2나노, 2027년 1.4나노 공정을 도입하겠다는 청사진을 밝힌 바 있다.
올해는 2나노 공정의 제품별 생산 계획을 처음으로 공개했다. 2025년 모바일용을 중심으로 2나노 공정(SF2)을 양산하고, 2026년 고성능 컴퓨팅(HPC)용 공정, 2027년 오토모티브용 공정으로 확대한다는 게 골자다. 최첨단 SF2 공정은 SF3 대비 면적은 5% 감소하지만 성능은 12%, 전력효율은 25% 향상되는 것이 특징이다. 또 1.4나노 공정은 앞서 발표한 계획대로 2027년 양산하겠다는 구상이다.
이와 함께 삼성전자는 오는 2025년 컨슈머, 데이터센터, 오토모티브용 8인치 GaN(질화갈륨) 전력반도체 파운드리 서비스를 시작한다. 질화갈륨 전력반도체는 시스템의 고속 스위칭과 전력 절감을 극대화할 수 있어, 실리콘 반도체의 한계를 극복할 차세대 전력반도체로 불린다.
이에 따라 삼성전자와 대만 TSMC와의 경쟁 분야는 특수 반도체까지 넓어질 전망이다. 질화갈륨 전력반도체는 TSMC가 이미 진출한 사업 분야기 때문이다. TSMC는 지난 2020년부터 GaN 전력반도체 위탁 생산 사업을 시작한 바 있다.
또 삼성전자는 차세대 6세대 이동통신(6G) 선행 기술 확보를 위해 5나노 RF(Radio Frequency) 공정도 개발해 2025년 상반기에 양산한다. 5나노 RF 공정은 기존 14나노 대비 전력효율은 40% 이상 향상되지만, 면적은 50% 감소한다.
'쉘퍼스트' 이어간다
지난 포럼에서 처음 밝혔던 쉘퍼스트 전략에 대해서도 단계별 실행을 약속했다. 쉘퍼스트 전략은 클린룸을 선제적으로 건설하고, 향후 시장 수요와 연계한 탄력적인 설비 투자로 안정적인 생산 능력을 확보해 고객 수요에 적극 대응하는 전략을 말한다.
현재 삼성전자는 평택과 테일러에 반도체 클린룸을 선제적으로 건설하고 있다. 시장과 고객 수요에 신속하고 탄력적으로 대응하는 차원이다. 계획대로라면 2027년 클린룸의 규모는 지난 2021년 대비 7.3배 확대된다.
삼성전자는 올해 하반기 한국 평택 3라인에서 모바일 등 다양한 응용처의 파운드리 제품을 본격 양산할 계획이다. 현재 건설 중인 미국 테일러 1라인은 올해 하반기에 완공하고, 내년 하반기에 본격 가동할 예정이다. 나아가 평택과 테일러에 이어 국가산업단지로 조성 중인 용인으로도 생산거점을 확대할 계획이다.
삼성전자는 메모리·패키지 기판·테스트 분야 기업과 함께 최첨단 패키지 협의체 'MDI(Multi Die Integration) 얼라이언스'도 출범하기로 했다. 이를 통해 서로 다른 기능을 가진 반도체를 하나의 반도체처럼 동작하게 하는 '이종집적' 패키지 기술 생태계를 구축하고 기술 혁신을 이어간다는 구상이다. 고성능 컴퓨팅HPC, 오토모티브 등 응용처별 차별화된 패키지 솔루션도 개발한다.
이날 최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 기조연설에서 "많은 고객사들이 자체 제품과 서비스에 최적화된 인공지능 전용 반도체 개발에 적극 나서고 있다"며 "삼성전자는 인공지능 반도체에 가장 최적화된 GAA(게이트올어라운드) 트랜지스터 기술을 계속 혁신해 인공지능 기술 패러다임 변화를 주도하겠다"고 말했다.
다만 현재 삼성전자가 처한 상황은 녹록지 않다. CPU(중앙처리장치) 시장에서의 막강한 지위를 지닌 인텔이 시장 공략을 가속화하고 있는 데다, 1위인 TSMC와의 격차는 점차 벌어지고 있다.
시장조사기관 트렌드포스에 따르면 지난 1분기 삼성전자의 파운드리 매출은 34억5000만 달러로 전 분기 대비 36.1% 감소했다. 상위 10개 업체 중 가장 하락 폭이 컸다. 이에 따라 TSMC와의 격차도 더욱 벌어졌다. TSMC는 1분기 전 세계 파운드리 시장에서 60.1%의 점유율을 차지하며 1위를 공고히 했지만, 삼성전자는 12.4%에 머물렀다. 양사의 점유율 차이는 지난해 4분기 42.7%P(포인트)에서 47.7%P로 늘어났다.
