삼성전자 임직원들이 참석한 가운데 경기도 화성 반도체 공장에서 가진 세계 최초의 3나노 파운드리 출하식 모습. 연합뉴스

삼성전자가 세계에서 처음으로 3나노(1nm=10억 분의 1m) 파운드리 제품에 대한 양산에 들어갔다. 업계 안팎에선 삼성전자가 파운드리 분야 세계 1위인 대만의 TSMC를 넘어설지 주목하고 있다.

차세대 트랜지스터 GAA 적용

전력 절감·성능 향상·면적 축소

공정 수율 안정적 향상이 관건

삼성전자는 25일 경기도 화성캠퍼스 V1라인(극자외선 전용)에서 차세대 트랜지스터 GAA(게이트 올 어라운드) 기술을 적용한 3나노 파운드리 제품 출하식을 가졌다. 이날 행사에는 산업통상자원부 이창양 장관, 협력사, 팹리스, 삼성전자 DS부문장 경계현 대표이사(사장)와 임직원 등 100여 명이 참석했다.

삼성전자는 GAA 트랜지스터 구조 연구를 2000년대 초부터 시작했으며, 2017년부터 3나노 공정에 본격 적용해 지난달 세계 최초로 GAA 기술이 적용된 3나노 공정 양산을 발표했다.

3나노 공정은 반도체 제조 공정 가운데 가장 앞선 기술로, TSMC와 미국 인텔 등 파운드리 경쟁사를 제치고 삼성전자가 가장 먼저 선보였다. 특히 삼성전자가 업계 최초로 적용한 GAA는 기존의 핀펫 기술보다 칩 면적과 소비 전력은 줄이고 성능은 높인 신기술로, 핀펫이 가지는 3나노 이하 공정의 한계를 극복할 수 있어 차세대 파운드리의 ‘게임 체인저’로 꼽혀왔다.

삼성전자 측은 “3나노 GAA 1세대 공정은 기존 5나노 핀펫 공정과 비교해 전력은 45% 절감되고 성능은 23% 향상되며, 면적은 16% 축소된다”고 설명했다. 삼성전자 경계현 DS부문장(대표이사)은 “핀펫 트랜지스터가 기술적 한계에 다다랐을 때 새로운 대안이 될 GAA 기술의 조기 개발에 성공한 것은 무에서 유를 창조하는 혁신적인 결과”라고 평가했다.

국내 소부장·시스템반도체 기업들은 초미세 공정용 소재, 장비, 설계자산(IP) 등을 공동 개발함으로써 이번 3나노 제품 양산을 뒷받침했다. 이에 이번 성과는 사실상 한국 반도체 산업계가 공동으로 이룬 것이라고 산업부 측은 평가했다.

업계 안팎에선 삼성전자의 3나노 양산 성공으로 TSMC가 독주하고 있는 파운드리 시장의 판도 변화도 예상하고 있다. 삼성전자가 3나노 공정의 수율(결함이 없는 합격품의 비율)을 안정적으로 끌어올리는 것이 글로벌 고객사를 늘리는 관건이 될 것으로 보고 있다.

배동진 기자 djbae@busan.com