3나노 파운드리 양산에 참여한 파운드리사업부, 반도체연구소, 글로벌 제조&인프라총괄 주역들이 손가락으로 3을 가리키며 3나노 파운드리 양산을 축하하고 있다. (삼성전자 제공) 2022.6.30/뉴스1

삼성전자가 세계 최초로 3나노(nm·나노미터) 공정 기술을 기반으로 생산한 파운드리(반도체 위탁생산) 제품을 처음으로 출하했다. 파운드리 1위업체인 대만의 TSMC를 기술력으로 앞서면서 글로벌 시장에서 TSMC를 뛰어넘을 발판을 마련했다.

25일 삼성전자는 경기도 화성캠퍼스 V1라인에서 차세대 트랜지스터 GAA(Gate All Around) 기술을 적용한 3나노 파운드리 제품 출하식을 개최했다고 밝혔다.3나노 공정은 회로 간격이 미세할수록 성능이 높아지는 반도체 제조 공정 중 가장 앞선 기술로 꼽힌다. 삼성전자에 따르면 3나노 공정 생산 제품(1세대 기준)은 기존 5나노 공정 제품보다 전력이 45% 절감되고 성능은 23% 향상되며 면적은 16% 축소된다.

2000년대 초부터 GAA 트랜지스터 구조 연구를 시작한 삼성전자는 2017년부터 3나노 공정에 본격 적용해 지난달 30일 세계 최초로 GAA 기술이 적용된 3나노 공정 양산을 발표한 바 있다.

GAA 기술의 적용은 삼성전자의 앞선 기술력을 상징한다. 파운드리업계 1위인 대만의 TSMC는 차단기로 전류를 막아 신호를 제어하는 기존의 핀펫(FinFET) 공정을 아직 유지하고 있다. 반면 삼성전자가 적용한 GAA 기술은 전류가 흐르는 채널을 4면으로 둘러싸 전류의 흐름을 더욱 세밀하게 조정할 수 있어 핀펫 공정 제품 대비 데이터 처리 속도가 훨씬 빨라진다.경계현 삼성전자 DS부문장 대표이사는 이날 출하식에서 "이번 제품 양산으로 파운드리 사업에 한 획을 그었다"며 "핀펫 트랜지스터가 기술적 한계에 다다랐을 때 새로운 대안이 될 GAA 기술의 조기 개발에 성공한 것은 무에서 유를 창조하는 혁신적인 결과"라고 말했다.

윤석열 대통령과 조 바이든 미국 대통령이 20일 경기 평택 삼성전자 반도체 공장에서 웨이퍼에 서명을 남겼다. 이 웨이퍼는 삼성전자가 세계 최초로 양산 예정인 3나노미터 공정 웨이퍼다. (대통령실사진기자단) 2022.5.20/뉴스1 © News1 오대일 기자

삼성전자는 3나노 기술의 도입으로 TSMC를 따라잡을 발판을 마련하게 됐다. 3나노 공정 제품은 기존 5나노 제품보다 칩 면적은 작고 처리 속도는 빨라지는데도 소비 전력은 줄어들기에 고객 수요가 늘어날 수밖에 없어서다. 시장조사업체 옴디아는 3나노 파운드리 공정 매출이 연평균 85% 성장해 2024년에는 5나노 공정 매출을 넘어설 것으로 예상했다.

시장조사업체 트랜드포스에 따르면 TSMC의 올해 1분기 파운드리 시장점유율은 53.6%로 부동의 1위이며 2위인 삼성전자는 16.3%다. 하지만 삼성전자가 3나노 양산에 한발 앞서 나가면서 앞으로 상황이 달라질 것으로 관측된다. TSMC는 올해 하반기, 인텔은 내년 하반기를 목표로 3나노 양산을 추진 중인데 그동안 삼성전자가 시장을 선점할 수 있다.

현재 삼성전자는 3나노 GAA 공정을 고성능 컴퓨팅(HPC)에 처음으로 적용하고, 주요 고객들과 모바일 SoC 제품 등 다양한 제품군에 확대 적용을 위해 협력하고 있다. 우선 화성캠퍼스에서 3나노 양산을 시작했으며 향후 평택캠퍼스까지 확대할 계획이다.

이창양 산업통상자원부 장관은 축사에서 "치열한 미세공정 경쟁에서 앞서기 위해 삼성전자와 시스템반도체 업계, 소부장 업계가 힘을 모아달라"며 "정부도 '반도체 초강대국 달성전략'을 바탕으로 민간 투자 지원, 인력 양성, 기술 개발, 소부장 생태계 구축에 전폭적인 노력을 아끼지 않을 것"이라고 밝혔다.


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