삼성전자가 3나노 GAA 파운드리 양산을 선언하며 파운드리 '초격차'를 본격화했다.

삼성전자는 세계 최초로 3나노 파운드리 공정 기반 초도 양산을 시작했다고 30일 밝혔다.

글로벌 파운드리 업계에서 3나노 양산을 선언한 것은 삼성전자가 처음이다. 일각에서 수율 문제로 양산 연기 전망도 나왔지만, 삼성전자가 예정대로 올 상반기가 끝나기 직전 양산을 발표하면서 당초 계획을 지킬 수 있게 됐다.

삼성전자는 3나노 공정에서 우선 고성능 컴퓨팅(HPC)용 시스템 반도체를 초도 생산했다. 구체적인 고객사는 알려지지 않았다. 앞으로 3나노 공정을 모바일 SoC 등으로 확대한다는 방침이다.

특히 3나노 공정은 미세화 뿐 아니라 차세대 공정인 게이트 올 어라운드(GAA)를 적용하며 경쟁사 대비 기술 격차를 확인했다.

GAA는 전류가 흐르는 채널 4개면을 모두 게이트로 둘러싸는 방식으로, 3개면만 사용했던 종전 방식인 핀펫보다 처리 속도와 전력 효율을 대폭 높일 수 있다. TSMC는 빨라도 내년 하반기에나 양산이 가능할 것으로 예상되는 2나노에서야 적용할 예정, 인텔이 파운드리 사업 진출을 선언하며 '리본펫'이라는 이름으로 도입을 준비 중이지만 빠른 시간 안에 양산이 가능할지는 미지수다.

아울러 삼성전자는 채널을 얇고 넓은 나노시트 형태로 구현한 독자적 MBCFET GAA 구조를 적용하며 차별화된 기술력을 뽐냈다. 이 구조는 나노시트 폭을 조정하며 채널 크기를 다양하게 변경할 수 있으며, 기존 핀펫 구조나 일반적인 나노와이어 GAA 구조보다 전류를 더 세밀하게 조절할 수 있어 고성능 및 저전력 반도체 설계에 큰 장점이 있는 것으로 평가받는다.

이에 따라 3나노 GAA 1세대 공정은 5나노 핀펫 공정보다 전력을 45% 절감하고 면적을 16% 축소하면서도 성능을 23% 높일 수 있다. 내년 양산을 준비 중인 3나노 GAA 2세대 공정부터는 전력을 50% 절감하고 면적을 35% 축소하면서 성능은 30% 높일 계획이다.

삼성전자 파운드리사업부장 최시영 사장은 "삼성전자는 파운드리 업계 최초로 '하이-케이 메탈 게이트(High-K Metal Gate)', 핀펫(FinFET), EUV 등 신기술을 선제적으로 도입하며 빠르게 성장해 왔고, 이번에 MBCFET 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 밝혔다.

한편 삼성전자는 3나노 공정 생태계를 확대하기 위해 지난해부터 삼성 어드밴스드 파운드리 에코시스템(SAFE) 파트너들과 협력하고 있다. 고객사들이 빠른 시간에 제품 완성도를 높일 수 있는 시스템도 강화하고 있다.

상카 크리슈나무티 시높시스 실리콘 리얼라이제이션그룹 총괄 매니저는 "시높시스는 삼성전자와 장기적·전략적 협력관계를 유지하고 있다. 삼성전자와의 GAA기반 3나노 협력은 향후 시높시스의 디지털 디자인, 아날로그 디자인, IP 제품으로 계속 확장되어, 주요 고성능 컴퓨팅 어플리케이션을 위한 차별화된 SoC를 제공할 것이다"고 말했다.

톰 베클리 케이던스 Custom IC&PCB 그룹 부사장 겸 총괄 매니저는 "삼성전자 3나노 GAA 기반 제품 양산을 축하하며, 케이던스는 삼성전자와 협력해 자동화된 레이아웃으로 회로 설계와 시뮬레이션에서 생산성을 높일 수 있는 서비스를 제공한다. 케이던스는 더 많은 테이프아웃(설계 완료) 성공을 위해 삼성전자와 협력을 계속해 나가겠다"고 말했다.