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바이든이 사인한 그 반도체…‘3나노’ 세계 첫 양산
입력 2022.06.30 (11:17) 취재K
삼성이 세계 최초로 GAA 기술 기반의 3나노 파운드리 제품의 양산에 성공했습니다. 5나노 제품 대비 전력을45% 줄이고 성능은 23% 높일수 있다고 삼성이 발표했습니다. 관건은 논란이 되어온 수율 잡기와 TSMC에 뒤떨어지고 있는 고객 확보입니다.


■상반기 양산이 암초에 걸렸다는 분석도 있었지만...

지난달 우리나라를 방문한 조 바이든 미국 대통령이 윤석열 대통령을 처음 만난 삼성전자 평택 공장에서 첫 행사는 서명 행사였습니다.

당시 한미 정상이 서명한 곳은 삼성전자의 반도체 웨이퍼로, 삼성이 자랑하는 3나노 공정의 웨이퍼였습니다. 그만큼 삼성이 걸고 있는 기대가 남다른 반도체가 3나노 반도체입니다.

당시에는 시제품이었습니다. 당초 상반기 중에 양산을 약속했었는데 실제로 양산에 들어갔다는 소식이 없어서 기술적 문제나 고객사 확보로 어렵지 않을까 하는 관측도 나왔습니다. 하지만 약속했던 상반기 마지막 날인 오늘, 드디어 정식 양산에 들어갔다고 삼성이 발표했습니다.

개발진이 3나노를 상징하는 ‘3’을 손가락으로 표현하고 있다. (사진제공: 삼성전자)개발진이 3나노를 상징하는 ‘3’을 손가락으로 표현하고 있다. (사진제공: 삼성전자)
■ 세계 최초 3나노 양산...GAA, MBCFET 적용도 도 세계 최초

삼성전자가 세계 최초로 전기회로의 최소 선폭이 3나노미터인 시스템반도체 양산에 들어갔습니다. 삼성전자는 오늘(30일) 3나노공정의 고성능 컴퓨팅 시스템 반도체를 초도 생산한데 이어 모바일 칩(SoC)으로 확대할 예정이라고 발표했습니다. 3나노미터는 머리카락 굵기의 3만 분의 1로, 3나노 공정은 세계 반도체 공정 가운데 가장 앞선 기술입니다.

삼성은 특히 반도체를 구성하는 트랜지스터에서 전류가 흐르는 채널 4개 면을 게이트가 둘러싸는 차세대 기술인 게이트-올-어라운드(GAA) 기술을 세계 최초로 적용했습니다. 채널의 3개 면을 감싸는 기존 핀펫 구조에 비해 게이트-올-어라운드 기술은 게이트의 면적이 넓어져 공정 미세화와 데이터 처리 속도 향상과 전력 효율에 도움이 됩니다.



삼성은 채널을 얇고 넓은 나노시트로 구현한 MBCFET 구조도 적용했습니다. 이는 전류를 더 세밀하게 조절할 수 있어 고성능 저전력 반도체를 만들 수 있게 됩니다.

■ 3나노 성능은?

삼성전자의 3나노 GAA 1세대 공정은 기존 5나노 핀펫 공정에 비해 전력이 45% 절감되고 성능이 23% 향상됐으며 면적도 16% 축소됐다고 삼성 측은 밝혔습니다. 향후 2세대에서는 전력 50% 절감, 성능 30% 향상, 면적 35% 축소가 목표입니다.

삼성전자는 시높시스, 케이던스 등 협력사들과 함께 3나노 공정 반도체 설계 인프라를 제공하겠다고 밝혔습니다.


■ 문제는 수율 잡기와 고객 확보

삼성전자는 최근 수율, 즉 생산품 가운데 정상 제품의 비율 하락에 비상이 걸린 상태입니다. 특히 첨잔 공정인 4나노 공정 등에서 수율 문제가 있다는 안팎의 문제 제기가 있었습니다.

이에 대해 강문수 삼성전자 파운드리사업부 부사장도 4월 28일 1분기 실적 발표 당시 "우선 5나노 공정은 성숙 수율 단계에 접어들었고, 안정적 수율을 바탕으로 주요 고객사에 공급을 극대화하는 중"이라면서도 "4나노는 초기 수율 램프업(생산량 확대)은 다소 지연된 면이 있었지만, 조기 안정화에 주력해 현재 예상한 수율 향상 곡선 내로 진입한 상태"라고 설명한 바 있습니다.

트랜드포스에 따르면 올해 1분기 세계 반도체 위탁생산(파운드리) 시장 점유율은 TSMC가 53.6%로 압도적인 1위이고 삼성전자는 16.3%입니다. 특히 점유율 격차가 지난 4분기에 비해 3.5%포인트 늘었을 정도로 삼성이 주춤한 사이 TSMC가 기세를 올리고 있습니다.

따라서 3나노 공정에서 얼마나 수율을 올릴 수 있느냐, 그리고 얼마나 고객을 확보할 수 있느냐가 앞으로의 관건으로 보입니다.
  • 바이든이 사인한 그 반도체…‘3나노’ 세계 첫 양산
    • 입력 2022-06-30 11:17:38
    취재K
삼성이 세계 최초로 GAA 기술 기반의 3나노 파운드리 제품의 양산에 성공했습니다. 5나노 제품 대비 전력을45% 줄이고 성능은 23% 높일수 있다고 삼성이 발표했습니다. 관건은 논란이 되어온 수율 잡기와 TSMC에 뒤떨어지고 있는 고객 확보입니다.<br />


■상반기 양산이 암초에 걸렸다는 분석도 있었지만...

지난달 우리나라를 방문한 조 바이든 미국 대통령이 윤석열 대통령을 처음 만난 삼성전자 평택 공장에서 첫 행사는 서명 행사였습니다.

당시 한미 정상이 서명한 곳은 삼성전자의 반도체 웨이퍼로, 삼성이 자랑하는 3나노 공정의 웨이퍼였습니다. 그만큼 삼성이 걸고 있는 기대가 남다른 반도체가 3나노 반도체입니다.

당시에는 시제품이었습니다. 당초 상반기 중에 양산을 약속했었는데 실제로 양산에 들어갔다는 소식이 없어서 기술적 문제나 고객사 확보로 어렵지 않을까 하는 관측도 나왔습니다. 하지만 약속했던 상반기 마지막 날인 오늘, 드디어 정식 양산에 들어갔다고 삼성이 발표했습니다.

개발진이 3나노를 상징하는 ‘3’을 손가락으로 표현하고 있다. (사진제공: 삼성전자)개발진이 3나노를 상징하는 ‘3’을 손가락으로 표현하고 있다. (사진제공: 삼성전자)
■ 세계 최초 3나노 양산...GAA, MBCFET 적용도 도 세계 최초

삼성전자가 세계 최초로 전기회로의 최소 선폭이 3나노미터인 시스템반도체 양산에 들어갔습니다. 삼성전자는 오늘(30일) 3나노공정의 고성능 컴퓨팅 시스템 반도체를 초도 생산한데 이어 모바일 칩(SoC)으로 확대할 예정이라고 발표했습니다. 3나노미터는 머리카락 굵기의 3만 분의 1로, 3나노 공정은 세계 반도체 공정 가운데 가장 앞선 기술입니다.

삼성은 특히 반도체를 구성하는 트랜지스터에서 전류가 흐르는 채널 4개 면을 게이트가 둘러싸는 차세대 기술인 게이트-올-어라운드(GAA) 기술을 세계 최초로 적용했습니다. 채널의 3개 면을 감싸는 기존 핀펫 구조에 비해 게이트-올-어라운드 기술은 게이트의 면적이 넓어져 공정 미세화와 데이터 처리 속도 향상과 전력 효율에 도움이 됩니다.



삼성은 채널을 얇고 넓은 나노시트로 구현한 MBCFET 구조도 적용했습니다. 이는 전류를 더 세밀하게 조절할 수 있어 고성능 저전력 반도체를 만들 수 있게 됩니다.

■ 3나노 성능은?

삼성전자의 3나노 GAA 1세대 공정은 기존 5나노 핀펫 공정에 비해 전력이 45% 절감되고 성능이 23% 향상됐으며 면적도 16% 축소됐다고 삼성 측은 밝혔습니다. 향후 2세대에서는 전력 50% 절감, 성능 30% 향상, 면적 35% 축소가 목표입니다.

삼성전자는 시높시스, 케이던스 등 협력사들과 함께 3나노 공정 반도체 설계 인프라를 제공하겠다고 밝혔습니다.


■ 문제는 수율 잡기와 고객 확보

삼성전자는 최근 수율, 즉 생산품 가운데 정상 제품의 비율 하락에 비상이 걸린 상태입니다. 특히 첨잔 공정인 4나노 공정 등에서 수율 문제가 있다는 안팎의 문제 제기가 있었습니다.

이에 대해 강문수 삼성전자 파운드리사업부 부사장도 4월 28일 1분기 실적 발표 당시 "우선 5나노 공정은 성숙 수율 단계에 접어들었고, 안정적 수율을 바탕으로 주요 고객사에 공급을 극대화하는 중"이라면서도 "4나노는 초기 수율 램프업(생산량 확대)은 다소 지연된 면이 있었지만, 조기 안정화에 주력해 현재 예상한 수율 향상 곡선 내로 진입한 상태"라고 설명한 바 있습니다.

트랜드포스에 따르면 올해 1분기 세계 반도체 위탁생산(파운드리) 시장 점유율은 TSMC가 53.6%로 압도적인 1위이고 삼성전자는 16.3%입니다. 특히 점유율 격차가 지난 4분기에 비해 3.5%포인트 늘었을 정도로 삼성이 주춤한 사이 TSMC가 기세를 올리고 있습니다.

따라서 3나노 공정에서 얼마나 수율을 올릴 수 있느냐, 그리고 얼마나 고객을 확보할 수 있느냐가 앞으로의 관건으로 보입니다.
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