삼성 파운드리 '2나노'공정 로드맵 나왔다…"2025년 모바일부터 적용"

실리콘밸리서 '삼성 파운드리 2023' 개최
2025년 양산 2나노 로드맵 공개
첨단 패키지 협의체 'MDI 얼라이언스' 출범

삼성전자가 2나노미터(㎚·1㎚=10억분의 1m) 파운드리 공정 로드맵을 구체화했다. 2025년 모바일, 2026년 고성능 컴퓨팅(HPC), 2027년 차량용(오토모티브)으로 양산 범위를 확대한다고 밝혔다. 2㎚ 공정이 최신 3㎚ 2세대 공정보다 성능은 12%, 전력 효율은 25% 높일 수 있다는 설명도 더했다.

2나노 베일 벗었다…8인치 전력 반도체 예고

삼성전자는 27일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 '삼성 파운드리 포럼 2023'을 개최했다. '경계를 넘어서는 혁신'을 주제로 인공지능(AI) 시대 최첨단 반도체 한계를 극복할 다양한 방법을 제시했다. 이번 행사에는 파운드리 사업부 주요 고객과 파트너를 포함한 총 700여명이 참석했다. 38개 파트너는 행사장에 부스를 마련해 최신 파운드리 기술 트렌드를 공유했다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 기조연설에서 "많은 고객사가 자체 제품과 서비스에 최적화된 AI 전용 반도체 개발에 나서고 있다"며 "AI 반도체에 가장 최적화된 게이트올어라운드(GAA, 게이트 면적을 넓혀 데이터 처리 속도와 전력 효율 높이는 기술) 트랜지스터 기술을 혁신하며 AI 기술 패러다임 변화를 주도하겠다"고 말했다.

'삼성 파운드리 포럼 2023' [이미지출처=연합뉴스]

삼성전자는 이날 2025년 양산을 예고한 최첨단 2㎚ 공정 세부 계획과 기술 수준을 공개했다. 2㎚ 공정을 의미하는 SF2에서 모바일 제품을 중심으로 양산을 시작하고, 2026년에는 HPC, 2027년엔 오토모티브로 양산 범위를 확대한다고 밝혔다. SF2는 SF3(3㎚ 2세대 공정)보다 성능은 12%, 전력 효율은 25% 높일 수 있다. 면적은 5% 줄어든다. 1.4㎚ 공정은 계획대로 2027년에 양산에 접어들 예정이다.

삼성전자는 2025년 소비자, 데이터센터, 오토모티브용 8인치 질화갈륨(GaN) 전력 반도체 파운드리 서비스를 시작한다. GaN은 기존 실리콘(Si) 반도체 한계를 극복해 시스템 고속 스위칭과 전력 절감을 극대화하는 차세대 전력 반도체다.

또 6세대 이동통신(6G) 선행 기술을 확보하기 위해 5㎚ RF(Radio Frequency) 공정도 개발해 2025년 상반기에 양산한다. 이 공정을 도입하면 기존 14㎚보다 전력 효율은 40% 이상 높이고 면적은 50% 줄일 수 있다. 삼성전자는 또 현재 양산 중인 8㎚, 14㎚ RF 공정을 모바일뿐 아니라 오토모티브 등 다양한 응용처로 확대할 계획이다.

2027년 클린룸 규모 7배 증가…MDI 얼라이언스 출범

삼성전자는 시장과 고객 수요에 신속하고 탄력적으로 대응하기 위해 쉘퍼스트 전략을 내세우고 있다. 쉘퍼스트 전략은 클린룸을 선제적으로 건설하고 향후 시장 수요와 연계한 탄력적인 설비 투자로 안정적인 생산 능력을 확보, 고객 수요에 적극적으로 대응하려는 전략을 말한다. 삼성전자는 현재 경기도 평택과 미국 테일러에 반도체 클린룸을 선제적으로 건설하고 있다. 2027년이 되면 클린룸 규모는 2021년보다 7.3배 늘어날 예정이다.

삼성전자는 하반기 평택 3라인에서 모바일 등 다양한 응용처 제품을 본격적으로 양산할 계획이다. 건설 중인 미국 테일러 1라인을 하반기에 완공하고, 내년 하반기에 본격적으로 가동한다. 또 국가산업단지로 조성 중인 용인으로 생산 거점을 확대할 계획이다. 삼성전자는 용인에 들어설 시스템 반도체 클러스터에 5개 파운드리 공장(팹)을 세우기로 한 상태다.

기조연설 하는 최시영 사장 [이미지출처=연합뉴스]

삼성전자는 이날 '삼성 어드밴스드 파운드리 에코시스템(SAFE)' 글로벌 파트너인 메모리, 패키지 기판, 테스트 분야 기업과 최첨단 패키지 협의체인 '멀티 다이 인터그레이션(MDI) 얼라이언스'를 출범한다고 밝혔다.

MDI 얼라이언스는 2.5차원(2.5D), 3차원(3D) 이종 집적 패키지 기술(서로 다른 기능의 반도체가 하나의 반도체처럼 동작하도록 하는 패키지 기술) 생태계를 구축해 적층 기술을 혁신하고 파트너와 '최첨단 패키지 원스톱(One-stop) 턴키 서비스'를 제공해 무어의 법칙을 넘어서는 비욘드 무어 시대를 선도한다. 특히 고성능 컴퓨팅(HPC), 오토모티브 등 응용처에 따라 차별화한 패키지 솔루션을 개발, 다양한 시장과 고객의 요구 사항을 만족시킬 계획이다.

파트너 생태계 확대해 다양한 고객 잡는다

삼성전자는 28일(현지시간) '혁신의 속도를 가속화한다'는 주제로 'SAFE' 포럼도 개최한다. SAFE 포럼은 삼성 파운드리 고객과 파트너사가 모여 첨단 파운드리 기술과 트렌드를 공유하는 행사다. 삼성전자는 이 행사를 통해 각 분야 파트너사들이 서로의 솔루션을 설명하고 협의할 기회를 제공하고 있다. 100여개 SAFE 파트너와 함께 '고객의 성공'이라는 공동 목표도 추진하고 있다.

삼성전자는 파트너 간 지속 가능한 관계 구축을 지원하고 있다. 이를 통해 8인치 공정부터 최신 GAA 공정까지 팹리스(반도체 설계) 고객의 제품 설계 인프라를 발전시키고 있다. 23개 삼성 파운드리 전자설계자동화(EDA) 파트너는 80개 이상의 전자설계툴을 제공 중이다. 10개 반도체 패키지 및 테스트 수탁 기업(OSAT) 파트너와는 2.5D, 3D 패키지 설계에 필요한 솔루션을 집중적으로 개발하고 있다.

또 삼성 파운드리 공정 이해도가 높은 9개 디자인 솔루션 파트너(DSP, 팹리스가 만든 설계도면을 파운드리 공정에 최적화하는 서비스를 제공하는 회사)뿐 아니라 9개 클라우드 파트너와 다양한 고객에게 제품 설계 서비스를 지원하고 있다.

삼성전자 평택 캠퍼스 / [사진제공=삼성전자]

삼성전자는 50개 글로벌 반도체 설계자산(IP) 파트너와 4500개 이상의 IP(반도체 특정 기능을 회로로 구현한 설계 블록으로, 설계 때 필요함)를 확보했다. 저전력 더블데이터레이트(LPDDR)5x와 고대역폭메모리(HBM)3P 등 SF2에 사용할 고속 인터페이스 IP는 내년 상반기까지 확보할 계획이다. IP 파트너와의 장기 협력을 추진해 AI와 HPC, 오토모티브 고객의 광범위한 요구에 대응하고, IP 별 다수 파트너와의 협력을 추진한다.

계종욱 삼성전자 파운드리사업부 부사장은 "SAFE 파트너와 협력해 최첨단 공정 및 이종 집적 기술 도입에 따라 높아지는 설계 복잡도를 최소화하고 있다"며 "이번 포럼을 계기로 SAFE 생태계의 양적, 질적 성장을 이루며 고객의 혁신과 성공을 지원하겠다"고 말했다.

삼성전자는 내달 4일 한국에서 '삼성 파운드리 포럼'과 'SAFE 포럼'을 연다. 하반기에는 유럽과 아시아 지역에서 삼성 파운드리 포럼을 개최, 지역별 고객 맞춤형 솔루션을 소개할 예정이다.

김평화 기자 peace@asiae.co.kr