차세대 반도체 초미세공정인 3나노미터 파운드리 수주를 둘러싼 경쟁이 본격화되고 있다. /삼성전자 제공

[더팩트｜최문정 기자] 반도체 초미세공정인 3㎚(나노미터, 10억분의 1m)를 둘러싼 글로벌 반도체 업계의 파운드리(반도체 수탁생산) 수주 경쟁이 본격화되고 있다. 삼성전자는 구글의 자체 칩셋인 '3세대 텐서'(Tensor Gen 3, 이하 텐서3)의 수주를 따냈고, TSMC는 애플과 퀄컴 등의 물량을 확보한 것으로 파악된다. 양사는 갓 도입된 3나노 공정을 고도화하며 본격적인 초미세 경쟁력을 높여나간다는 구상이다.

31일 전자업계와 폰아레나 등의 외신에 따르면, 삼성전자는 구글과 함께 텐서3 개발과 초기 테스트를 진행하고 있다. 구글이 텐서3 구조를 삼성전자 LSI 사업부에 발주를 넣으면, 삼성 측에서 설계와 생산을 담당하는 구조다. 텐서3는 내년 출시 예정인 구글의 자체 스마트폰 '픽셀8'에 탑재될 전망이다.

구글은 지난 2020년 애플리케이션 프로세서(AP) 독립을 선언하고, 삼성전자와의 협업을 이어왔다. 이미 텐서 1세대와 2세대는 각각 삼성전자의 5나노와 4나노 공정을 활용해 제작됐다.

폰아레나는 "텐서3의 경우, 삼성의 3나노 파운드리 공정으로 생산될 것으로 보인다"며 "텐서3가 구글 자체 칩셋과 퀄컴의 가장 강력한 제품군인 '스냅드래곤' 시리즈 사이의 격차를 줄일 수 있을지 기대된다"라고 보도했다.

삼성전자 관계자는 "고객사와 관련된 내용은 확인이 불가능하다"라고 밝혔다.

삼성전자가 7월 25일 경기도 화성캠퍼스 EUV 전용 V1 생산라인에서 GAA 공정을 적용한 3나노 파운드리 1세대 제품을 출하했다. /삼성전자 제공

삼성전자는 지난달 경기도 화성캠퍼스 극자외선노광설비(EUV) 전용 V1 생산라인에서 차세대 트랜지스터 게이트 올 어라운드(GAA) 기술을 적용한 3나노 파운드리 1세대 제품을 출하했다. 3나노 GAA 1세대 공정은 기존의 5나노 핀펫 공정과 비교해 전력은 45% 절감, 성능 23% 향상, 면적은 16% 줄였다. 삼성전자는 이를 고도화해 내년 GAA 2세대 공정을 도입한다는 구상이다. GAA 2세대 공정은 전력 50% 절감, 성능 30% 향상, 면적 35% 축소 등의 장점이 있다.

삼성전자는 3나노 1세대 공정에서 중국 고성능컴퓨팅(HPC)용 반도체 기업을 확보했고, 모바일 SoC(시스템온칩) 등으로 확대할 예정이다.

대만의 TSMC 역시 3나노 파운드리 제품 생산을 목전에 뒀다. 이날 디지타임즈 등 대만 현지 외신에 따르면, TSMC는 9월 기존 공정인 '핀펫(fin-fet)'을 기반으로 3나노 제품 양산에 들어갈 전망이다. TSMC는 3나노 파운드리 첫 공정 고객으로 애플(M2 프로 칩셋, A17 바이오닉 등), 퀄컴, 엔비디아, AMD, 인텔 등을 확보한 것으로 알려졌다.

다만, TSMC는 오는 2025년 양산을 목표로 하는 2나노 공정부터 GAA를 도입할 예정이다.

삼성전자와 TSMC의 초미세 공정 경쟁은 갈수록 격화될 것으로 전망된다. 현재 양사는 10나노 이하 파운드리 양산이 가능한 유이한 업체다. 공정 숫자가 낮아질수록, 트랜지스터 집적도가 올라가고, 적은 설계 면적으로도 높은 효율성을 기대할 수 있다.

최근 삼성전자와 TSMC가 양산을 발표한 3나노 공정의 경우, 오는 2024년 현재 주로 쓰이는 5나노 공정의 매출을 추월할 예정이다. 시장조사업체 옴디아는 오는 2025년까지 3나노 파운드리 매출이 연평균 85%씩 성장할 것으로 전망했다. 삼성전자는 오는 2026년까지 300곳의 고객사를 확보해 파운드리 사업을 D램과 낸드플래시 등 메모리 반도체 이상의 핵심 수익원으로 키워낸다는 목표다.

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