【뉴스퀘스트=김보민 기자】 반도체 파운드리(위탁생산) 패권 경쟁이 뜨거워지는 가운데, 삼성전자가 '초미세 공정' 승부수를 띄웠다.

내년 3나노미터(nm) 반도체 양산에 이어 4년 뒤 2나노 공정에도 돌입한다고 밝힌 것. 이번 선언으로 초미세 공정을 둘러싼 주요 파운드리 경쟁자들의 진검승부가 펼쳐질 것으로 전망된다.

7일 삼성전자는 온라인 행사 '삼성 파운드리 포럼 2021'을 개최해 GAA(Gate-All-Around) 기술을 기반으로 한 3나노 및 2나노 양산 계획을 발표했다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부장(사장)은 기조연설을 통해 2022년 상반기 GAA기술을 3나노 공정에 도입하고, 2023년에 3나노 2세대 양산을 시작한다고 밝혔다.

GAA는 전력효율과 성능, 설계 유연성이 뛰어나 반도체 미세공정에 필수적인 신기술이다. 기존의 핀펫(3차원 입체공정) 기술보다 한 단계 더 나아간 기술로 주목받고 있다.

삼성전자가 내년 상반기 3나노 양산에 진입한다는 것은 의미가 크다. 세계 최대 파운드리 기업인 대만의 TSMC보다 먼저 세계 최초로 3나노 미세공정에 성공한다는 뜻이기 때문이다.

대만 언론에 따르면 TSMC는 내년 2월부터 대만 현지에서 3나노 공정 생산라인을 가동해 빠르면 7월부터 3나노 양산에 들어설 예정이다.

이와 관련해 최 사장은 "3나노 공정의 경우 안정적인 생산 수율을 확보해 양산을 위한 준비가 진행되고 있다"라고 말했다.

여기에 삼성전자는 반도체 초격차 경쟁력을 확보하기 위해 2025년에 GAA 기반의 2나노 제품을 양산하겠다고 밝혔다. 삼성이 2나노 생산 계획을 공개한 것은 이번이 처음이다.

삼성전자는 이 로드맵을 실현시키기 위해 대규모 투자를 통해 생산 역량을 확대하고 첨단 미세공정뿐만 아니라 기존 공정에서도 차별화된 기술 혁신을 이어가겠다고 설명했다.

업계에서는 삼성전자가 단순 초미세 공정을 확대하는 것을 넘어 GAA라는 차세대 기술을 도입해, 경쟁사 TSMC와 기술격차를 넓힐 수 있을 것으로 기대하고 있다.

글로벌 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면 올해 2분기 기준 세계 파운드리 시장 점유율 1위는 TSMC(58%)다. 삼성전자는 14%를 기록하며 시장 점유율 왕좌를 빼았아 오는데 주력하고 있다.

TSMC가 내년 중순에 선보일 3나노가 기존 핀펫 공정으로 생산된다는 점을 고려했을 때, 같은 3나노라도 GAA 기술이 적용된 삼성전자의 제품이 성능 측면에서 더 뛰어날 것이라는 분석이다.

2나노 양산시점도 TSMC·인텔 등 경쟁사가 밝힌 2024년보다 1년가량 늦지만 GAA 기술력이 이를 만회해 줄 것이라는 관측도 나오고 있다.

국내외 반도체 거점을 확장하고 있는 것도 긍정적으로 작용할 전망이다.

현재 삼성전자는 국내 평택사업장에 내년 하반기 완공 예정으로 3라인(P3)을 세우고 있고, 170억달러(약 20조원)를 투입해 미국 내 제2파운드리를 세울 예정이다.

한편 삼성전자는 핀펫 기술을 기반으로 한 17나노 신공정도 도입할 계획이라고 밝혔다.

17나노 공정은 현재 파운드리 수요의 다수를 차지하고 있는 28나노 공정 대비 성능을 39%, 전력효율을 49% 향상시킬 것으로 기대된다. 반도체 면적도 43% 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

이외 삼성전자는 기존 14나노 공정을 마이크로컨트롤러유닛(MCU)에 적용할 수 있는 다양한 옵션을 개발해 사물인터넷(IoT)과 웨어러블 기기 등으로 핀펫 공정의 응용처를 확대하겠다고 말했다.

최 사장은 "신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)로 급격한 디지털 전환이 이뤄지는 가운데 고객들의 다양한 아이디어가 칩으로 구현될 수 있도록 차별화된 가치를 제공하겠다"라고 강조했다.