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삼성전자, 3나노 초미세 반도체 공정기술 세계최초 개발퍼스트 무버로 자신감, 글로벌 1위 대만기업 TSMC 기술력 추월

[테크홀릭] 2일 삼성 화성사업장 반도체연구소는 연구소를 방문한 이재용 부회장에게 3나노 공정기술을 시연하면서 3나노 초미세 반도세 공정 기술이 세계 최로로 개발되었음을 공식 발표했다.

이번에 개발 완료된 3나노 반도체에는 반도체 미세화의 한계를 극복할 수 있는 차세대 기술 'GAA(Gate-All-Around)'가 적용됐다. GAA는 회로의 모든 면이 전류를 제어하는 게이트에 접촉된 구조로, 최근 공정 개발을 완료한 5나노 제품과 비교해 칩 면적을 35% 이상 줄일 수 있으며 소비전력을 50% 감소시키면서 성능(처리속도)은 30% 향상할 수 있다는 게 삼성전자의 설명이다.

삼성 관계자에 따르면 아직 상용화까지 갈 단계는 아니라고 하나 세계 1위 파운드리(반도체 위탁생산) 회사 대만 TSMC보다 앞서서 세계최초로 3나노미터 초미세 반도체 공정기술을 개발했다는 것이 축하할 만한 일이다.

극자외선(EUV)을 적용한 3나노 기술은 삼성전자가 반도체 시장에서 초격차를 유지할 최신 기술이다. 반도체 퍼스트무버로서 대외적인 신인도와 기술력을 자랑할 만한 쾌거다.

3나노 반도체에는 반도체 미세화의 한계를 극복할 수 있는 차세대 기술인 ‘게이트올어라운드(GAA)’와 EUV 공정기술이 적용돼 앞에서 살펴보았듯이 5나노 제품 대비 반도체 칩 면적과 소비전력을 줄이면서 처리속도는 크게 높인 게 특징이다.

이 부회장은 이날 사업부 회의에서 “역사는 기다리는 것이 아니라 만들어가는 것”이라고 강조한 것은 삼성의 세계적 반도체 기술 수준을 대외적으로 괴사하는 발판을 마련한 것이라고 믿기 때문이다. 이 부회장은 3나노 기술을 앞세워 메모리와 시스템 반도체를 아우르는 세계 1위의 반도체 기업으로 도약하겠다는 강한 자신감을 드러냈다.

막강한 TSMC의 기술력을 제치다

TSMC는 시가총액이 지난 해 8월 기준으로 2000억 달러로 아시아 9위에 해당하는 기업이다.

현재 전 세계 반도체 업체 가운데 7나노 이하 제품을 양산하는 곳은 삼성전자와 대만의 TSMC 두 곳밖에 없다. 그럼에도 TSMC가 전세계 반도체로부터 주목을 받고 있는 것은 인텔과 경쟁할 정도의 막강한 기술력이다.

게다가 다른 기업으로부터 설계도를 받아 반도체를 위탁 생산하는 기업이고 기밀 유지와 기술력이 탁월하여 대만 시가 총액 1위 기업을 보호하려는 정부의 지원도 강력하다는 후문이다.

메모리 및 비메모리 분야에서 매출로만은 세계 4위권을 넘나드는 기업이라 삼성전자는 늘 이 기업을 넘어서기 위해 노력해 왔다. 인텔의 경우 주문 물량이 밀리면 세계 어느 기업에도 외주 물량을 주지 않지만 이곳에서만은 외주 생산량을 맡길 정도이다.

이재용 부회장은 이날 회의에서 DS 부문장인 김기남 부회장과 정은승 파운드리사업부 사장, 진교영 메모리사업부 사장, 강인엽 시스템LSI사업부 사장, 강호규 반도체연구소장(부사장) 등 주요 경영진이 모두 참석한 가운데 개발 보고를 듣고 상당히 기뻐한 것으로 전해진다

특히 파운드리 글로벌 1위 업체인 대만 TSMC와 선두를 겨루고 있는 기술이어서 앞서 내놓은 '반도체 비전 2030' 실현에 한 발 다가섰다는 평가를 받는다.

삼성전자는 TSMC의 분기별 생산량이 6개월 후 세계 정보통신전자 산업을 내다볼수 있는 바로미터가 된다는 상징적 기준점을 넘어선 것으로 평가할 수 있다.

삼성전자는 지난해 4월 오는 2030년까지 총 133조원을 투자해 시스템 반도체 글로벌 1위로 올라서겠다고 밝힌 바 있어 이 계획이 순조롭게 진행될 것으로 기대하게 만든다.

문제는 양산 시점, 4차 산업 인공지능시대 여는데 한 발 앞서나?

3나노 공정기술을 TSMC보다 먼저 양산하게 될 경우 삼성전자가 글로벌 스마트폰·반도체 회사들의 최신 제품 물량을 수주할 가능성이 높아지게 된다.

특히 4차 산업이 진행되면서 최근 가장 각광을 받고 있는 분야가 인공지능(AI)인데 여기에 사물인터넷(IoT), 자율주행차, 로봇까지 반도체 기술이 어디 하나 들어가지 않는 곳이 없으니 삼성전자가 그동안 공을 들여온 것이다.

미래 반도체의 핵심 기술과 공정은 나노 기술이다. 나노기술의 새로운 반도체가 개발될 때마다 시설과 공정의 일대 혁신이 일어난다. 아무리 좋은 설비와 공정도 새로운 반도체의 탄생 앞에는 무기력하게 물러날 수밖에 없다.

우리 정부도 삼성전자가 추구하는 반도체 강국의 비전을 함께 하고 있다. 미래 반도체 세계 1위 기술을 확보하고자 과학기술통신부를 비롯한 정부 각 부처가 「제4기 나노기술종합발전계획, 대한민국 나노혁신 2025」를 수립하고 반도체를 나노챌린지 분야로 지정해 범부처 대형 연구 개발 사업을 계획 중이다. 여기엔 인적 물적 각종 지원이 투여되고 있다.

재계반도체 전문가들은 이번 삼성전자의 3나노 반도체 기술이 이 같은 민관의 노력을 한 층 더 강화하고 4차 산업 시대를 활짝 여는 계기를 만들게 될 것이라고 전망하고 있다.

이상엽 기자  sylee@techholic.co.kr

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