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삼성, 3 나노 반도체 '기술 초격차'로 대만 TSMC 뛰어넘나
3 나노 파운드리 양산에 참여한 파운드리 사업부와 반도체 연구소, 글로벌 제조·인프라 선도업체들이 3 나노 파운드리 양산을 손꼽아 축하하고 있습니다. 삼성전자가 30일 세계 최초로 게이트 만능화(GAA) 기술을 활용한 3 나노(==10억) 파운드리(반도체 위탁생산) 공정을 양산한다고 공식 발표하면서 업계의 지각변동이 예상된다. 삼성전자의 3 나노 양산은 업계 1위인 대만 TSMC보다 한 발 앞서 메모리 분야에 이어 파운드리 분야에서도 삼성의 '초격차(초격차)' 전략이 본격적으로 속도를 내는 모양새다.
삼성이 양산을 시작한 3 나노 공정은 반도체 제조 공정 중 가장 앞선 기술입니다. 3 나노는 반도체 칩의 회로 폭을 머리카락 굵기의 3천 분의 1로 좁히고, 회로가 얇을수록 더 많은 소자를 집적할 수 있어 성능 향상에 유리합니다. 삼성은 이 같은 초미세 공정의 한계를 극복하기 위해 기존 '핀펫' 기술 대신 업계 최초로 GAA 기술을 적용했습니다. 반도체의 주요 요소인 트랜지스터는 전류가 흐르는 채널과 이를 제어하는 게이트로 나뉘는데, GAA는 핀펫의 3차원 구조에 비해 게이트가 전류가 흐르는 채널의 밑면을 덮을 수 있는 기술입니다. 이는 핀펫의 서브 3 나노 공정의 한계를 극복할 수 있어 차세대 주조 공장의 "게임 체인저"로 여겨져 왔습니다.
'게임 체인저' GAA 기술 적용 3 나노 세계 최초 양산… 판도 변화 전망
안정적인 수율 확보가 관건… 퀄컴, 애플 등 잠재고객 꼽혀
삼성전자는 이와 함께 얇고 넓은 채널을 나노시트 형태로 구현하는 자체 개발한 MBC FET(Multi Bridge Channel FET) GAA 구조를 적용해 전력 효율을 높일 수 있습니다. 삼성전자는 1세대 3나노 GAA 공정이 기존 5 나노 핀펫 공정보다 출력이 45% 줄었고, 성능은 23%, 면적은 16% 줄었다고 설명했습니다.
내년에 출시될 2세대 3 나노 GAA 공정은 전력을 50% 절감하고, 성능을 30% 향상하며, 면적을 35% 줄일 것입니다. 인공지능(AI), 빅데이터, 자율주행, 사물인터넷 등 고성능·저전력이 필요한 차세대 반도체에 GAA 구조 트랜지스터가 활용됩니다. 삼성전자는 3 나노 공정 고성능 컴퓨팅(HPC)용 시스템 반도체를 처음 생산했고, 향후 모바일 시스템 온칩(SoC)으로 확대할 계획입니다.