모두가 불가능하다는 것을 보란 듯이 해냈다… 삼성전자 초대형 발표 임박

사진 왼쪽은 서울 서초구 삼성전자 딜라이트에서 전시 중인 반도체 웨이퍼. 사진 오른쪽은 이재용 삼성전자 부회장. / 뉴스1
사진 왼쪽은 서울 서초구 삼성전자 딜라이트에서 전시 중인 반도체 웨이퍼. 사진 오른쪽은 이재용 삼성전자 부회장. / 뉴스1

2019년 5월 NH투자증권은 삼성전자가 3나노미터(㎚=10억분의 1m) 공정 파운드리(반도체 위탁생산) 양산을 시작하면 파운드리 1등인 대만 TSMC의 경쟁력을 넘어설 것이라고 예측한 바 있다.

 

당시 삼성전자가 미국에서 차세대 3나노 GAA(Gate-All-Around) 프로세스 디자인 키트를 공개하자 NH투자증권은 파운드리 선두 업체인 TSMC를 따라잡을 수 있는 가능성을 엿볼 수 있다면서 이처럼 밝혔다.

당시 NH투자증권은 7나노공정 양산을 먼저 시작하고 애플 AP 등을 양산한 경험이 많은 TSMC의 파운드리 공정 경쟁력이 삼성전자에게 따라잡히는 시기를 2021년으로 내다봤다. 삼성전자의 3나노 양산 시점이 그때쯤이라는 것이다.

시기는 좀 늦춰졌지만 삼성전자가 마침내 3나노 양산에 성공한 것으로 보인다. 삼성전자가 금주 안에 GAA 기반 3나노 공정 양산을 공식 발표하는 것이 확실하단 소식이 28일 한경닷컴을 비롯해 여러 매체의 기사를 통해 전해졌다.

삼성전자는 메모리 반도체 시장에서 점유율 1위를 자랑한다. 하지만 파운드리와 비메모리인 시스템 반도체 부문에선 경쟁력이 높지 않다. 지난해를 기준으로 파운드리 점유율은 TSMC(52.1%)에 이은 2위다. 점유율은 18.3%다.

삼성전자는 시스템반도체 제품군 중 스마트폰의 두뇌 역할을 하는 모바일 AP 분야에 주력해왔다. 그런데 이 분야 강자인 미국 퀄컴과 애플, 대만 미디어텍에 치여 점유율이 좋지 않다. 지난해를 기준으로 6.6%에 불과하다. 반면 퀄컴 점유율은 37.7%, 애플 점유율은 26%, 미디어텍 점유율은 26.3%다.

GAA 기반 3나노 공정은 글로벌 파운드리 1위 대만 TSMC의 경쟁력을 단숨에 따라잡는 것은 물론 시스템 반도체에서도 점유율을 극적으로 점유율을 높일 수 있는 삼성전자의 승부수로 평가받는다. 파운드리가 시스템 반도체의 기반이 되기에 파운드리 공정 경쟁력을 높이면 자연스럽게 시스템 반도체 경쟁력도 높일 수 있다.

3나노 공정 제품은 5나노 공정 제품보다 칩 면적을 35% 이상 줄이는 동시에 소비전력은 50%나 감소시켜 전체 성능을 30%가량 높여줄 것으로 기대를 받는다.

삼성전자는 천문학적인 돈을 반도체 공정에 쏟아붓고 있다. 삼성전자는 2023년까지 3년간 반도체·바이오 등 전략 사업에 240조원을 신규 투자하고 4만명을 직접 고용한다고 지난해 발표했다. 오직 ‘초격차’만이 생존을 담보할 우 있다는 판단에서다.

숙제는 있다. 수율이다. 수율이란 웨이퍼 한 장에 설계된 칩(IC)의 최대 개수 대비 생산된 칩 중 정상작동하는 칩의 개수를 백분율로 나타낸 것이다. 반도체 제조 공정엔 수리라는 개념이 없다. 한 번 잘못 만들면 모든 앞 공정을 헛수고로 만든다. 웨이퍼가 깨짐 현상, 제조한 소자가 제 기능을 수행하지 못하는 결함 등 여러 불량을 줄어야 수율을 높일 수 있다. 수율이 낮으면 칩당 단가가 올라갈 수밖에 없고 그러면 제품 경쟁력이 떨어진다.

TSMC를 둔 대만의 주요 언론은 삼성전자가 TSMC보다 먼저 3나노 양산에 성공하더라도 수율이나 용량(Capa) 문제로 TSMC를 따라잡기는 어려울 것이라고 주장한 바 있다. 4나노 공정의 경우 삼성전자와 TSMC 모두 이미 상용화 단계에 들어갔지만 수율 차질이 여전하단 점에서 허투루 들을 수 있는 주장은 아니다.

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