[더퍼블릭 = 최태우 기자] 세계 1위 반도체 파운드리(위탁생산) 업체 대만 TSMC가 내년 하반기 3나노미터(nm·10억분의 1m) 공정 양산을 목표로 제품 테스트에 나선 것으로 알려졌다.
한발 늦은 것으로 평가되는 삼성전자는 차세대 신기술에 집중하면서 동급의 공정에서도 고품질 반도체를 생산할 것으로 보인다.
6일 관련 업계와 외신 등에 따르면 TSMC는 내년 하반기 최첨단 공정인 3나노 양산을 목표로 핵심 고객사인 애플·인텔과 함께 본격적으로 제품 테스트에 나선다.
3nm 양산 계획은 지난해 삼성전자가 앞서 발표했지만 실제 제품 양산은 TSMC가 한발 앞설 것으로 보인다.
최근 일본 니혼게이자이신문(닛케이)의 보도를 통해 “인텔과 애플은 TSMC의 3nm 생산 기술로 설계된 반도체를 테스트하고 있다”며 “3nm기반 반도체의 본격적인 양산은 내년 하반기에 시작될 것으로 보인다”고 했다.
또 “애플이 TSMC의 3nm 칩을 태블릿PC인 아이패드에, 인텔은 노트북과 서버용 CPU(중앙처리장치)에 탑재할 계획”이라고 덧붙였다.
반도체 초미세공정은 얼마나 미세하게 회로를 그릴 수 있는지에 따라 성능이 크게 좌우된다.
기판에 회로가 미세하게 그려질수록 더 작은 기판을 사용하고, 많은 회로를 그릴 수 있어 반도체의 성능과 전력 효율 등과 직관된다는 것이다.
현재 10nm 이하로 반도체를 양산할 수 있는 회사는 전 세계에서 TSMC와 삼성전자뿐이다. 양사는 5nm 공정 반도체 양산에 성공했는데, 소비자가 구매할 수 있는 최신 공정 시제품으로는 아이폰12와 M1칩이 탑재된 애플 제품 등이 있다.
차세대 공정으로 언급되는 3nm 공정 반도체는 최신 5nm 반도체보다 연산 능력이 10~15% 빠르며, 소비 전력은 25~30% 줄어든다.
이 때문에 처리해야 할 정보량이 많고 빠른 연산능력을 필요로 하는 인공지능(AI), 5G(5세대 이동통신), 자율주행차, 클라우드 컴퓨터 등에 활용될 것으로 기대된다.
이에 글로벌 IT 기업으로 불리는 애플, 인텔, 구글, 엔비디아, 아마존 등의 업체들이 잠재 고객으로 꼽힌다.
삼성전자는 TSMC가 3나노 공정에서도 기존 설계기술인 ‘핀펫(FinFET)’을 채택한 것과 달리 신기술 ‘게이트올어라운드(GAA)’를 적용한다.
GAA는 삼성전자가 전 세계 반도체 업계에서 최초 양산에 도전하는 차세대 반도체 기술로, 반도체의 구성을 이루는 트랜지스터는 전류가 흐르는 채널과 채널을 제어하는 게이트로 구분되는데, GAA는 채널 4면을 게이트가 둘러싸고 있다.
이 때문에 GAA는 반도체의 전류 흐름을 보다 세밀하게 제어하는 등 채널 조정 능력이 극대화되는 효과를 기대할 수 있다.
3나노 반도체 공정에 GAA 구조를 적용한다면, 기존의 7나노 핀펫 기술 대비 칩 면적은 45%, 소비전력은 50%가량 절감할 수 있다. 또 성능이 35% 향상될 것으로 점쳐진다.
당초 TSMC가 기존 핀펫 구조를 3nm 공정에까지 적용하면서 삼성전자 역시 2nm 공정부터 GAA를 적용할 것이란 전망이 우세했다.
하지만 삼성전자는 3nm 공정부터 GAA를 탑재하는 강수를 두면서 TSMC보다 3nm 양산에는 뒤쳐졌지만, 동일한 3nm 반도체라고 하더라도 기술 격차가 발생할 것이란 분석이다.
한편 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 올해 1분기 글로벌 파운드리시장 점유율은 TSMC 56%, 삼성전자 18%로 추산됐다.
[사진제공=연합뉴스]
더퍼블릭 / 최태우 기자 therapy4869@thepublic.kr
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