삼성전자와 대만의 TSMC의 반도체 초미세공정 경쟁이 치열하다. 올해 양사가 각각 5나노(nm) 제품 양산을 앞둔 가운데 오는 2022년 3나노 제품 양산을 위해 투자 및 공정 기술 개발에 속도를 내고 있다는 예측이 나오고 있다.
현재 글로벌 시장에서 5나노 기술을 확보하고 있는 곳은 TSMC와 삼성전자 두 곳 밖에 없다. 현재 양산중인 제품은 7나노급 제품이다. 5나노 공정은 이보다 더욱 미세화한 제품이다. TSMC의 5나노 제품 양산은 미국 브로드컴과 협력해 추진하는 것이다. TSMC는 3나노 기술 개발과 투자에 나서고 있는 것으로 알려졌다. 이를 위해 올해 설비투자에 150억 달러를 투입한다는 계획이다.
삼성전자는 지난해 4월 '5나노 공정' 개발에 성공했다. 삼성전자가 개발한 차세대 '5나노 공정'은 셀 설계 최적화를 통해 기존 7나노 공정 대비 로직 면적을 25% 줄일 수 있으며 20% 향상된 전력 효율 또는 10% 향상된 성능을 제공한다.
특히 7나노 공정에 적용된 설계 자산(IP)을 활용할 수 있어 기존 7나노 공정을 사용하는 고객은 5나노 공정의 설계 비용을 줄일 수 있는 것이 특징이다.
삼성전자는 올해 상반기 중으로 라인을 모두 갖출 것을 전망된다. 통상 반도체 칩 제조 라인이 구성된 이후 안정화 기간 및 생산 수율 개선 작업에 수개월이 걸리는 점을 감안하면 올해 말 본격 양산이 이뤄질 것으로 예상하고 있다.
삼성전자는 작년 말 연구소 단위에서 3나노 공정 기술을 개발한 것으로 알려지고 있다. 삼성전자는 앞서 지난해 미국에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2019'에서 3나노 차세대 공정 기술을 선보인 바 있다.
삼성전자가 개발한 3나노 반도체는 미세화의 한계를 극복할 수 있는 차세대 기술인 'GAA(Gate-All-Around)'를 적용한 것으로 5나노 제품에 비해 칩 면적을 약 35% 이상 줄일 수 있다는 것이 삼성전자의 설명이다. 여기에 소비전력을 50% 감소시키면서 성능(처리속도)은 약 30% 향상시킬 수 있다. 삼성전자는 오는 2022년 3나노 제품을 양산한다는 목표다.
삼성전자 “3나노 개발 루머는 사실 무근”
삼성전자가는 이와 관련해 4나노 공정을 건너뛰고 3나노 생산에 들어갈 것이라는 시중의 루머를 "사실무근"이라고 일축하며 4나노 2세대 공정 개발에 들어갔음을 공개했다.
삼성전자는 30일 진행한 컨퍼런스콜에서 삼성전자가 4나노 반도체 생산을 건너뛰고 3나노로 직행할 것이라는 시중의 예상에 대해 "4나노 개발 중단 루머는 사실무근"이라고 말하고, "현재 4나노 1세대 공정개발과 양산 준비를 차질없이 진행 중이며, 현재 4나노 2세대 공정을 개발하고 있다"고 설명했다.
삼성전자는 5나노 공정에 대해서는 "2분기에 이미 5나노 제품에 대한 양산에 착수했다"며 "하반기 고객을 확대해 본격적으로 대량 양산 체제에 들어갈 것"이라고 말했다.
삼성은 "DDR5에 지원하는 CPU(중앙처리장치)는 2022년까지 출시될 것으로 보이고, 초고속 초저지연 등 5G에도 탑재를 고려하고 있어 앞으로 영향력이 더욱 확대될 것"이라며 "현재 주요 업체와 협업을 진행 중이고 내년 하반기 출하되면 2023년 하반기에서 2024년 상반기 시점에 교체가 이뤄질 것"이라고 내다봤다.
