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삼성만이 할 수 있는 턴키 서비스로 20% 시간 단축
2나노 공정 고도화.고객사 선택지 넓혀

6월 12일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2024(Samsung Foundry Forum 2024)'에서 삼성전자 파운드리 사업부장 최시영 사장이 기조연설을 하고 있다.ⓒ삼성전자[데일리안 = 조인영 기자] 삼성전자가 '2·4나노 공정 로드맵 확대·턴키 서비스'로 요약되는 새로운 파운드리(반도체 위탁생산) 전략을 제시,글로벌 경쟁력을 공고히 하겠다는 계획을 공개했다.

관심을 모았던 1나노(나노미터·10억분의 1ｍ) 로드맵 추가 공개는 없었다.곧 시장 주류로 자리잡을 2나노 이하 공정 고도화와 턴키 서비스만으로도 충분히 파운드리 경쟁에 대응할 수 있다고 판단한 것으로 해석된다.

삼성전자는 미국 실리콘밸리에서 12일(현지시간) '삼성 파운드리 포럼 2024(Samsung Foundry Forum 2024)'를 개최하고 AI 시대를 주도할 파운드리 기술 전략을 공개했다.

이번 파운드리 포럼은 미국 실리콘밸리 새너제이에 위치한 삼성전자 DS부문 미주총괄(DSA) 사옥에서 개최됐으며,르네 하스(Rene Haas) Arm CEO와 조나단 로스(Jonathan Ross) Groq CEO 등 업계 주요 전문가들이 참석했다.

최시영 삼성전자 파운드리 사업부 사장은 이날 기조연설에서 "AI를 중심으로 모든 기술이 혁명적으로 변하는 시점에서 가장 중요한 건 AI 구현을 가능하게 하는 고성능·저전력 반도체"라며 "삼성전자는 AI 반도체에 최적화된 GAA(Gate-All-Around) 공정 기술과 적은 전력 소비로도 고속 데이터 처리가 가능한 광학 소자 기술 등을 통해 AI 시대에 고객들이 필요로 하는 원스톱(One-Stop) AI 솔루션을 제공할 것"이라고 말했다.

올해 행사에서 가장 눈에 띈 것은 기존 삼성 파운드리 공정 로드맵에서 SF2Z,SF4U를 추가로 공개한 것이다.

삼성전자는 BSPDN(후면전력공급 기술,Back Side Power Delivery Network) 기술을 적용한 2나노 공정(SF2Z)을 2027년까지 준비한다는 계획이다.BSPDN은 전류 배선층을 웨이퍼 후면에 배치해 전력과 신호 라인의 병목 현상을 개선하는 기술을 말한다.

한층 진보된 2나노 라인업인 SF2Z는 기존 2나노 공정 대비 PPA 개선 효과뿐 아니라,전류의 흐름을 불안정하게 만드는 '전압강하' 현상을 대폭 줄일 수 있어 고성능 컴퓨팅 설계 성능을 향상시킬 수 있다.

PPA는 Power(소비전력),Performance(성능),Area(면적)의 약자로,공정을 평가하는데 있어서 주요한 3가지 지표다.

이번에 발표한 또 다른 신규 공정인 4나노 SF4U는 기존 4나노 공정 대비 광학적 축소(optical shrink)를 통해 PPA 경쟁력이 추가 향상된 것으로 4나노 '끝판왕'으로도 불린다.4나노 SF4U는 2025년 양산 예정이다.

GAA 트랜지스터 기술 적용한 삼성전자의 2나노 공정ⓒ삼성전자삼성은 진보된 2나노 이하 파운드리 공정을 삼성만이 할 수 있는 '턴키 서비스' 방식으로 대응할 예정이다.경쟁사들은 파운드리,메모리,어드밴스드 패키지를 서로 다른 회사가 맡고 있어 시간·비용 효율이 떨어진다.삼성전자는 이 사업들을 모두 보유해 AI 시대에 필요한 사양과 고객의 요구에 맞춘 커스텀 솔루션 제공을 위한 협력에 유리하다.

삼성의 통합 AI 솔루션을 활용하는 팹리스 고객은 파운드리,메모리,패키지 업체를 각각 사용할 경우 대비 칩 개발부터 생산에 걸리는 시간을 약 20% 단축할 수 있다.

삼성전자는 세 개 사업 분야간 협력을 통해 고성능·저전력·고대역폭 강점을 갖춘 통합 AI 솔루션을 선보여 고객의 공급망을 단순화하는 데 기여하는 등 편의를 제공하고 제품의 시장 출시를 가속화할 예정이다.

2027년에는 AI 솔루션에 광학 소자까지 통합한다는 계획이다.이를 통해 AI 시대에 고객들이 필요로 하는 '원스톱 AI 솔루션' 제공이 가능할 것으로 기대하고 있다.

삼성전자는 파운드리 포럼에서 1나노 로드맵 확대 보다는 2나노 이하 반도체 로드맵을 고도화하는 방식으로 승부수를 던졌다.최근 경쟁사들이 1나노 로드맵을 세분화하며 속도전에 나선 것과 대조적이다.

올해 초 인텔은 2분기 중 18A(옹스트롬,1.8나노급) 1.0 PDK(프로세스 디자인 키트)를 내놓은 뒤 내년 상반기 양산에 돌입하겠다고 밝혔다.

옴스트롬은 100억 분의 1m로,홀로라이브 노래 월드컵기존 초정밀 반도체 공정인 나노미터보다 더 세밀한 단위의 표기다.나노미터는 반도체 회로 선폭을 의미하는 단위로,선폭이 좁을수록 소비전력은 줄고 처리 속도는 빨라진다.이르면 내년부터 1나노 양산이 시작되는 셈이다.

이에 질세라 파운드리 1위 기업인 TSMC도 초미세 공정 속도전에 나섰다.지난달 말 미국 캘리포니아주 샌타클래라에서 열린 '북미 기술 심포지엄'에서 'A16' 데뷔 소식을 알린 것이다.A16은 2026년부터 생산된다.

인텔 1분기 실적ⓒ인텔인텔과 TSMC가 1나노 초미세공정 도입으로 잠재 고객사들에게 어필하고 있는 것과 달리 삼성은 2·4나노 공정 고도화·턴키 서비스 등 삼성이 잘 할 수 있는 부문을 내세워 대조를 보였다.

이는 당분간 파운드리 주류 시장이 3나노 이하에서 펼쳐질 것으로 예상,2·4나노 로드맵 선택지를 넓힘으로써 잠재 고객사 확보에 나서겠다는 전략으로 풀이된다.과도한 1나노 경쟁을 벌이다 자칫 수율(양품 비율)을 놓치는 부작용이 생길 수도 있다.

시장조사기관 옴디아에 따르면 2023년부터 2026년까지 3나노 이하 연평균 성장률은 65.3%로 전체 파운드리 시장의 성장률 12.9%의 5배 이상이다.3나노 이하가 파운드리 시장을 주도한다고 볼 수 있다.

1나노 로드맵도 기존에 발표한대로 진행중이다.삼성전자는 이날 파운드리 포럼 2024 행사에서 3나노 공정에 GAA 트랜지스터 기술을 최초 적용한 이후 2나노 및 1.4나노까지 개발이 순항중이라고 밝혔다.

삼성전자는 3나노 이하 선단 공정의 표준으로 자리잡고 있는 GAA 공정을 2022년 6월 최초 양산한 3나노 공정부터 적용해 풍부한 양산 경험을 쌓고 있다.선단 GAA 공정을 제공할 수 있는 노하우와 2나노 이하 공정 로드맵 강화,턴키 서비스 등 삼성의 강점을 지속적으로 축적하고 있다.

타이완 신주공업단지 내 위치한 TSMC 본사 전경.ⓒTSMC삼성전자는 선단 공정 기술 개선으로 2027년까지 파운드리 사업에서 모바일 외 제품군의 매출 비중을 50% 이상 높여 나갈 계획이다.실제로 올해는 대표적 고성능 컴퓨팅 분야인 AI에서 수주 규모가 작년 대비 80% 증가했다.삼성전자는 2023년 AI 분야 스타트업 그로크(Groq)와 텐스토렌트(Tenstorrent)의 차세대 AI 칩 양산 사업을 수주하기도 했다.

이같은 파운드리 전략은 4년 내 고객사 2배 확대,점유율 2배 확대라는 결실로 이어질 것이라는 기대다.

KB증권은 "2023년 삼성 파운드리 수주는 160억 달러로 역대 최대 규모다.이는 삼성 파운드리 고객 수가 2022년 100개에서 2023년 120개,홀로라이브 노래 월드컵2026년 169개,2028년 210개로 추정돼 6년 만에 2배 이상 고객 확대가 예상된다"고 말했다.

이어 "삼성 파운드리 고객 수는 글로벌 IP 업체 (ARM,Cadence)와 국내 디자인하우스(가온칩스,세미파이브) 등 파운드리 생태계 확대를 통해 연평균 10~15% 증가하고 있다"며 "2028년 삼성 파운드리 점유율은 24%로 추정돼 2023년 12%에서 5년 만에 2배 확대가 기대된다"고 전망했다.

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