삼성전자, 3나노 공정 세계 첫 개발…시스템반도체 왕좌 다가서

파운드리 경쟁사 TSMC에 미세공정 기술 앞서

차세대 기술 GAA 적용…전력 50%↓·성능 30%↑

파운드리 경쟁사 TSMC에 미세공정 기술 앞서
차세대 기술 GAA 적용…전력 50%↓·성능 30%↑

삼성전자 화성캠퍼스 반도체공장 전경.ⓒ삼성전자

삼성전자가 파운드리(반도체 위탁생산) 업체 경쟁사인 타이완 TSMC보다 먼저 3나노 공정기술 개발에 성공하며 2030년까지 시스템반도체 1위 목표에 다가섰다.

3일 업계에 따르면 삼성전자 화성사업장 반도체연구소는 전날 이재용 부회장이 방문한 자리에서 세계 최초로 개발한 3나노 공정기술을 시연ㅎ했다. 이로 인해 반도체 시장에서 기술개발 초격차를 강화할 것으로 전망된다.

3나노 반도체는 미세화의 한계를 극복할 수 있는 차세대 기술인 ‘GAA(Gate-All-Around)’가 적용됐다. 공정 개발을 완료한 5나노 제품 대비 칩 면적을 35% 이상 줄일 수 있으며 소비전력을 50% 감소시켰다. 성능(처리속도)은 약 30% 끌어올렸다.

공정이 미세할수록 칩 크기를 작게 만들 수 있고 성능과 전력효율을 개선할 수 있다. 삼성전자는 올해도 반도체 기술 초격차를 이어갈 전망이다. 지난해 4월 개발을 완료한 5나노 공정기술은 조만간 양산에 들어갈 계획이고, 3나노 공정기술도 개발 완료에 다가선 만큼 업계에서는 이르면 내년 양산에 들어갈 것으로 전망하고 있다.

경쟁사인 TSMC도 3나노 개발을 추진하고 있지만 아직 개발에 성공하지 못한 것으로 알려졌다.

삼성전자는 TSMC 보다 미세공정 기술에서 앞선다는 평가다. 7나노 공정은 TSMC가 먼저 개발했지만, 삼성전자는 기술적으로 한 단계 앞선 극자외선(EUV) 공정을 TSMC보다 먼저 도입했다. EUV를 사용하면 회로 기판에 미세한 선을 정확하게 그릴 수 있어서 미세화 공정에 유리하다.

때문에 삼성전자는 EUV 공정을 이용해 7나노 이하 미세공정에서 시장점유율을 높이겠다는 계획으로 초격차 기술개발에 몰두하고 있다.

삼성전자는 지난해 4월 2030년까지 시스템반도체 분야 연구개발(R&D) 및 생산시설 확충에 133조원을 투자하고 전문인력 15000명을 채용한다는 ‘반도체 비전 2030’을 제시했다.

초격차를 통해 2030년까지 메모리반도체 뿐만 아니라 시스템반도체 분야에서도 글로벌 1위를 달성하겠다는 목표다. 이번 세계 최초 3나노 공정기술 개발로 목표 달성에 큰 힘을 얻게 됐다.

초격차 기술력으로 삼성전자의 추격이 가속화되자 TSMC가 초조한 모습을 보였다. 애초 2023년에 3나노 공정을 도입하겠다고 밝혔으나 삼성전자가 초미세공정 기술 개발에 속도를 내자 2022년으로 시기를 조정했다.

삼성전자는 올해에도 초격차를 통해 기술경쟁력을 선도할 예정이다. 이재용 부회장은 3나노 공정기술 시연장에서 “과거의 실적이 미래의 성공을 보장해주지 않는다”며 “역사는 기다리는 것이 아니라 만들어가는 것”이라며 기술 개발에 박차를 가할 것을 주문했다.

업계 한 관계자는 “삼성전자가 미세공정기술에서 앞서고 있는 것으로 보인다”며 “기술개발 초격차를 통해 업계 1위 TSMC를 넘을 수 있을 것으로 전망된다”고 말했다.