[이지경제=신광렬 기자] 삼성전자가 세계 최초로 ‘3나노 시대’를 열었다.

삼성전자는 30일 세계 최초로 파운드리(반도체 위탁생산) 3나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ) 공정 초도 양산을 시작했다고 밝혔다.

반도체 회로 선폭을 의미하는 3나노 공정은 현재 반도체 제조 공정 가운데 가장 앞선 기술이다.

이 공정에선 파운드리 업계 1위 기업인 대만 TSMC보다 삼성전자가 앞섰다. 지금까지 삼성전자와 TSMC의 최선단(최소선폭) 공정은 4나노였다.

이번 성과는 짧은 업력 탓에 만년 2위의 설움을 견뎌온 삼성전자는 업계 1위 대만의 TSMC보다 먼저 3나노 고지를 선점하며 추격의 발판을 마련했다는데 의미가 있다.

회로 선폭을 미세화할수록 반도체 소비전력이 감소하고 처리 속도가 향상되는데 삼성전자는 이번 3나노 공정에서 차세대 트랜지스터 구조인 ‘GAA’(Gate-All-Around) 신기술을 세계 최초로 적용하며 기술 혁신을 이뤄냈다.

GAA 기술은 공정 미세화에 따른 트랜지스터의 성능 저하를 줄이고, 데이터 처리 속도와 전력 효율을 높일 수 있어 기존 핀펫(FinFET) 기술에서 한 단계 진보된 차세대 반도체 핵심 기술로 손꼽힌다.

삼성전자는 3나노 GAA 1세대 공정이 기존 5나노 핀펫 공정과 비교해 전력을 45% 절감하면서 성능은 23% 높이고, 반도체 면적을 16% 줄일 수 있다고 설명했다. 내년에 도입될 예정인 3나노 GAA 2세대 공정은 전력 50% 절감, 성능 30% 향상, 면적 35% 축소 등의 성능이 예상된다고 회사는 설명했다.

이번 3나노 공정은 첨단 파운드리 EUV(극자외선) 공정이 적용되는 삼성전자 화성캠퍼스 S3 라인에서 생산된다.

삼성전자는 고성능 컴퓨팅(HPC)용 시스템 반도체 양산에 3나노 공정을 우선 적용하고 향후 모바일 SoC(시스템온칩) 등으로 확대한다는 방침이다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부장(사장)은 “삼성전자는 파운드리 업계 최초로 핀펙, EUV 등 신기술을 선제적으로 도입하며 빠르게 성장해 왔고, 이번에 GAA 기술을 적용한 3나노 공정의 파운드리 서비스를 세계 최초로 제공하게 됐다”며 “앞으로도 차별화된 기술을 적극적으로 개발하고, 공정 성숙도를 빠르게 높이는 시스템을 구축해 나가겠다”고 밝혔다.

삼성전자가 초미세 공정 분양에서 업계 최초, 세계 최초의 역사를 써 내려갈 수 있었던 것은 이재용 삼성전자 부회장의 ‘기술 중시 경영’ 행보와 무관하지 않은 것으로 평가받고 있다.

최근 이 부회장은 유럽 출장에서 돌아와 소감을 묻는 기자들의 질문에 “첫 번째도 기술, 두 번째도 기술, 세 번째도 기술”이라며 기술 확보의 중요성에 대해서 강조했다.

이번에 선제 도입한 GAA에 삼성전자는 20년 이상 투자해왔다. 또 전례 없는 투자를 통해 글로벌 공급망 안정화를 꾀하고 있다. 삼성은 향후 5년간 반도체를 비롯한 미래 먹거리·신성장 ICT(정보통신기술) 분야에 향후 5년간 450조원을 투자한다고 밝혔다.

특히 삼성은 2019년 발표한 ‘시스템 반도체 비전 2030’을 통해 2030년 시스템 반도체 업계 1위에 도전 중이다. 이를 위해 올해 하반기 평택 3라인 가동을 앞두고 있으며, 미국 텍사스주 테일러시에 제2파운드리 공장을 건설 중이다.

삼성전자는 이번 3나노 양산을 계기로 세계 1위 파운드리 기업 대만 TSMC 추격에 속도를 낸다는 계획이다.

대만 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 올해 1분기 기준 세계 파운드리 시장 점유율은 TSMC가 53.6%로 1위였고, 삼성전자가 16.3%로 2위였다.

TSMC는 삼성전자에 이어 올해 하반기 중 3나노 반도체 양산을 시작하고, GAA 기술은 2나노 공정부터 적용할 계획인 것으로 알려졌다.

삼성전자는 이번 3나노 반도체 양산에 이어 2025년 GAA 기반 2나노 공정을 시작할 예정이다.

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