삼성전자, 세계 최초 3나노 파운드리 양산 돌입

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GAA 차세대 트랜지스터 기술 최초 상용화… 전력효율·성능 극대화
고성능·저전력 HPC용 시스템 반도체·모바일 SoC 등 적용 확대
최적화된 성능·전력·면적 제공… 차세대 파운드리 서비스 주도

양준규 기자 기자페이지 + 입력 2022-06-30 12:50:00

삼성전자가 세계 최초로 3나노 파운드리 양산을 시작했다. 3나노 파운드리 양산은 대만 TSMC와의 경쟁에서 ‘게임 체인저’가 될 수 있을 것으로 기대된다.

삼성전자는 30일 세계 최초로 GAA(Gate-All-Around) 기술을 적용한 3나노(nm) 파운드리 공정 기반의 초도 양산을 시작했다고 밝혔다.

3나노 공정은 반도체 제조 공정 가운데 가장 앞선 기술이며 차세대 트랜지스터 구조인 GAA 신기술을 적용한 3나노 공정 파운드리 서비스는 전 세계 파운드리 업체 중 삼성전자가 유일하다. 삼성전자는 3나노 공정의 고성능 컴퓨팅(HPC)용 시스템 반도체를 초도 생산한 데 이어 모바일 SoC 등으로 확대해 나갈 예정이다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부장 사장은 “삼성전자는 파운드리 업계 최초로 ‘하이-케이 메탈 게이트’, 핀펫(FinFET), EUV 등 신기술을 선제적으로 도입하며 빠르게 성장해 왔고 이번에 MBCFET(Multi-Bridge Channel Field Effect Transistor) GAA기술을 적용한 3나노 공정의 파운드리 서비스 또한 세계 최초로 제공하게 됐다”며 “앞으로도 차별화된 기술을 적극 개발하고 공정 성숙도를 빠르게 높이는 시스템을 구축해 나가겠다”고 말했다.

삼성전자는 이번에 반도체를 구성하는 트랜지스터에서 전류가 흐르는 채널 4개면을 게이트가 둘러싸는 형태인 차세대 GAA 기술을 세계 최초로 적용했다. 채널의 3개면을 감싸는 기존 핀펫 구조와 비교해 GAA 기술은 게이트의 면적이 넓어지며 공정 미세화에 따른 트랜지스터 성능 저하를 극복하고 데이터 처리 속도와 전력 효율을 높이는 차세대 반도체 핵심 기술로 손꼽힌다.

또한 삼성전자는 채널을 얇고 넓은 모양의 나노시트 형태로 구현한 독자적 MBCFET GAA 구조도 적용했다. 나노시트의 폭을 조정하면서 채널의 크기도 다양하게 변경할 수 있으며 기존 핀펫 구조나 일반적인 나노와이어 GAA 구조보다 전류를 더 세밀하게 조절할 수 있어 고성능·저전력 반도체 설계에 큰 장점이 있다.

삼성전자는 나노시트 GAA 구조 적용과 함께 3나노 설계 공정 기술 공동 최적화(DTCO)를 통해 소비전력 성능 면적을 극대화했다. 삼성전자 3나노 GAA 1세대 공정은 기존 5나노 핀펫 공정과 비교해 전력은 45% 절감, 성능은 23% 향상, 면적은 16% 축소됐다. GAA 2세대 공정은 전력은 50% 절감, 성능은 30% 향상, 면적은 35% 줄어들었다.

앞서 삼성전자는 5월 발표한 ‘성장 비전’을 통해 반도체 사업을 핵심 성장 먹거리로 설정하고 반도체 초강대국 달성을 주도한다는 목표를 밝힌 바 있다. 메모리반도체 부문에서는 1위를 지키고 있지만 파운드리 부문에서는 대만 TSMC를 따라가는 입장이다. 이러한 상황에서 대만 TSMC보다 빠르게 3나노 반도체 공정 양산에 돌입해 기술력을 입증한다면 파운드리 시장에서 반전을 일으킬 수 있다는 기대감이 커지고 있다.

삼성전자 관계자는 “앞으로 고객 요구에 최적화된 PPA와 극대화된 전성비(단위 전력당 성능)를 제공하며 차세대 파운드리 서비스 시장을 주도해 나갈 계획”이라며 “3나노 공정 기반의 반도체 설계 인프라·서비스를 제공함으로써 고객들이 빠른 시간에 제품 완성도를 높일 수 있도록 시스템을 강화해 나갈 것”이라고 밝혔다.

양준규 기자 jgyang@skyedaily.com 기자페이지 +