삼성전자, 2나노 응용처 확대···파운드리 패키징·생태계 강화

[시사저널e=이호길 기자] 삼성전자가 오는 2025년 양산에 돌입하는 파운드리 2나노미터(2nm) 제품 응용처를 모바일에서 고성능 컴퓨팅(HPC)·전장용 등으로 순차 확장할 예정이다. 또 내후년부터 차세대 전력반도체인 질화갈륨(GaN) 제품 서비스를 시작하고, 최첨단 패키징 기술 개발과 파운드리 생태계 구축에도 나선다. 이를 통해 파운드리 선두업체인 TSMC를 추격하겠단 계획이다.

삼성전자는 27일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 ‘삼성 파운드리 포럼 2023’을 개최하고 첨단 파운드리 공정 로드맵과 고객 서비스 확대 방안을 발표했다. 이 행사는 삼성전자 파운드리사업부가 최신 기술과 비전을 공개하는 자리로 지난 2017년부터 열리고 있다.

◇ 8인치 질화갈륨 파운드리 서비스 2025년 시작

회사는 오는 2025년부터 모바일을 중심으로 2나노 공정(SF2) 반도체를 양산하고, 2026년 HPC, 2027년 전장용 제품으로 확대한다. SF2 공정은 3나노 2세대(SF3)보다 성능은 12%, 전력 효율은 25%가 각각 향상되고 면적은 5% 감소한다. 1.4나노 공정은 2027년부터 양산에 돌입할 방침이다.

아울러 2025년부터 8인치 웨이퍼를 활용해 GaN 전력반도체 파운드리 서비스를 시작한다. GaN은 기존 실리콘(Si) 대비 전력 밀도가 우수해 고효율 구현이 가능하단 장점이 있다. 이를 소비자용과 데이터센터, 전장용 등으로 넓힐 예정이다.

또 6세대 이동통신(6G) 선행 기술 확보 차원에서 5나노 무선주파수(RF) 공정을 개발해 2025년 상반기부터 양산한다. 5나노 RF 공정은 기존 14나노보다 전력 효율은 40% 이상 개선되고, 면적은 50% 감소한다.

삼성전자는 파운드리 생산 라인을 확보한 뒤 고객사를 유치하는 ‘쉘 퍼스트’ 전략을 위해 클린룸을 건설하는 중이다. 하반기 평택 3라인에서 모바일 등 파운드리 제품을 양산하고, 미국 테일러 라인은 내년 하반기부터 가동에 들어간다. 2027년 클린룸 규모는 2021년 대비 7.3배 확대될 전망이다. 회사는 평택과 테일러에 이어 국가산업단지로 조성 중인 용인으로 생산 거점을 확대할 방침이다.

◇패키지 협의체 ‘MDI 동맹’ 출범···후공정 솔루션 개발

삼성전자는 패키징 기술 고도화와 파운드리 생태계 확대 방안도 발표했다. 반도체 초미세 공정이 물리적 한계에 도달하면서 후공정 기술과 설계자산(IP) 확보를 위한 파트너사와의 협업 등이 중요해지는 추세다.

회사는 최첨단 패키지 협의체인 ‘MDI(Multi Die Integration) 동맹’을 출범해 메모리, 패키지 기판, 테스트 분야 기업과 협력을 강화한다. 서로 다른 기능을 가진 반도체를 하나의 제품처럼 동작하는 이종집적 패키지 기술력을 높이고 HPC, 전장 등 응용처별 후공정 솔루션 개발에 나선다.

또 삼성전자는 50개의 글로벌 IP 파트너로부터 4500개 이상의 IP를 확보했다고 밝혔다. IP는 반도체의 특정 기능을 회로로 구현한 설계 블록으로 많을수록 파운드리 공정 개발과 양산에 유리하다.

삼성전자는 2나노 공정에 활용되는 최첨단 고속 인터페이스 IP를 내년 상반기까지 확보할 계획이다. IP 파트너와 장기 협력을 통해 인공지능(AI), HPC, 전장 고객사의 광범위한 요구에 대응할 방침이다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부장(사장)은 “인공지능 반도체에 가장 최적화된 게이트올어라운드(GAA) 트랜지스터 기술을 계속 혁신하면서 AI 기술 패러다임 변화를 주도하겠다”고 말했다.