삼성 “2027년 강화된 2나노 신공정 도입”…글로벌 파운드리 경쟁 본격화 [종합]

27년, BSPDN 2나노(SF2Z) 및 1.4나노 양산
4나노 공정(SF4U) 공개…2025년 양산 계획
TSMCㆍ인텔 1나노 계획 앞당겨, 경쟁 본격화

▲6월 12일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2024(Samsung Foundry Forum 2024)'에서 삼성전자 파운드리 사업부장 최시영 사장이 기조연설을 하고 있다. (자료제공=삼성전자)

삼성전자가 파운드리 서비스 강화를 위해 2027년까지 2나노미터(㎚·10억 분의 1ｍ) 신공정을 도입한다. 다만 일각에서 제기됐던 1㎚급 공정 계획을 앞당기지는 않기로 했다. 삼성전자는 인공지능(AI) 반도체 개발과 더불어 위탁생산 및 패키징까지 원스톱 턴키(일괄) 서비스를 강화한다는 계획이다. TSMC와 인텔도 최근 첨단 공정 계획을 앞당기기로 하면서 파운드리 기업 간 경쟁이 본격화할 것으로 보인다.

삼성전자는 12일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2024'에서 후면전력공급 기술(BSPDN)을 적용한 2㎚ 공정 ‘SF2Z’을 2027년까지 준비하겠다고 밝혔다.

BSPDN은 전류 배선층을 웨이퍼 후면에 배치해 전력과 신호 라인의 병목 현상을 개선하는 기술이다. 그간 반도체 배선층은 웨이퍼 앞면에만 배치해 왔다. 후면에도 배치하게 되면 초미세화 공정을 구현할 수 있게 된다. TSMC 역시 2026년 말 2㎚ 이하 1.6공정에 이 기술을 도입하겠다고 한 바 있다.

이 기술을 적용한 SF2Z 공정은 기존 2㎚ 공정 대비 소비전력·성능·면적(PPA) 개선 효과뿐 아니라 전류의 흐름을 불안정하게 만드는 전압강하 현상을 대폭 줄일 수 있다. 이를 통해 고성능 컴퓨팅 설계 성능을 향상시킬 수 있다.

삼성전자는 또 다른 신규 공정인 4㎚ SF4U 공정도 도입해 내년 양산하겠다고 밝혔다. SF4U는 기존 4㎚ 공정에 칩을 더 작게 만들면서 성능을 높이는 '광학적 축소' 기술을 적용했다. 이를 통해 PPA 경쟁력을 더 높였다.

아울러 삼성전자는 2027년 AI 솔루션에 적은 전력 소비로도 고속 데이터 처리가 가능한, 빛을 이용한 광학 소자 기술까지 통합할 계획이다.

▲삼성전자 선단 파운드리 공정 로드맵 (자료제공=삼성전자)

다만 삼성전자는 이번 공정 로드맵 발표에서 1㎚급 공정 계획을 앞당기지는 않았다. 최근 경쟁사들이 시장 선점을 위해 1㎚급 공정 도입 시기를 앞당기면서 위기감이 커지자 일각에서는 삼성전자도 기존 계획을 수정할 것이란 전망이 나왔다. 그러나 무리하게 첨단 공정을 앞당기는 것보다 완성도를 높이겠다는 전략을 택한 것이다. 삼성전자는 기존 계획대로 2027년 1.4㎚ 공정 양산을 목표로 성능과 수율을 높이는 데 집중하고 있다.

삼성전자는 메모리, 파운드리, 어드밴스드 패키지 사업을 모두 보유하고 있는 만큼 AI 시대 고객 맞춤형 턴키 서비스로 경쟁력을 강화할 것으로 보인다. 삼성전자는 이러한 턴키 서비스를 이용하면 각각 다른 업체를 사용하는 것보다 칩 개발부터 생산에 걸리는 시간을 약 20% 단축할 수 있다고 설명했다.

최근 TSMC, 인텔 등 굵직한 글로벌 기업들도 앞다퉈 선단 공정 로드맵을 수정하면서 시장 선점을 위한 경쟁이 본격화할 것으로 보인다.

(자료출처=트렌드포스)

TSMC는 최근 1.6㎚급 칩 제조 기술인 ‘A16’을 2026년 하반기부터 도입하겠다고 밝혔다. 애초 TSMC는 내년 2㎚를 거쳐 2027년에 1.4㎚ 공정을 도입할 예정이었다. A16을 통해 1㎚대 진입을 1년가량 앞당긴 것이다.

인텔은 연말 1.8㎚ 공정을 통해 제품 양산을 시작한다. 계획대로라면 3사 가운데 가장 빠르게 1㎚급 공정을 도입하게 된다. 인텔은 지난해 업계 최초로 ASML로부터 2㎚ 미만 공정 필수 장비인 차세대 극자외선(EUV) 노광장비 ‘하이NA EUV’를 공급받기도 했다.

한편 업계 1위인 TSMC의 아성이 더 공고해지고 있다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 1분기 TSMC의 시장 점유율은 61.7%로, 전 분기 61.2% 대비 0.5%포인트(p) 상승했다. 같은 기간 삼성전자 점유율은 11.3%에서 11.0%로, 0.3%p 줄었다.