AMD, 삼성전자 3나노 러브콜...파운드리 전망은?

 

사진은 지난 2022년 7월 25일 오전 경기도 화성시 삼성전자 화성캠퍼스에서 열린 '세계 최초 GAA(Gate-All-Around) 기반 3나노 양산 출하식'에서 관계자들이 웨이퍼를 공개하고 있는 모습. 사진=뉴시스

 

 

 리사 수 AMD 최고경영자(CEO)가 최근 자사의 차세대 제품에 3나노미터(nm) GAA(Gate-All-Around) 반도체 도입을 시사했다. 현재 글로벌 파운드리 업체 중 3나노에 GAA 방식을 채택한 업체는 삼성전자가 유일한 만큼 사실상 수주를 앞둔 것으로 시장은 평가하고 있다. 

 

29일 반도체업계에 따르면 리사 수 AMD CEO는 지난 24일(현지시각) 미국에서 열린 '아이멕 테크놀로지 콘퍼런스(ITF) 2024' 기조연설에서 3나노 GAA 기술을 적용한 반도체를 도입하겠다고 밝혔다.

 

수 CEO는 전력 효율과 성능 향상을 위한 AMD의 실리콘 로드맵의 다음 단계로 차세대 파운드리의 핵심기술인 3나노 GAA 트랜지스터를 지목한 것이다. 

 

일반적으로 반도체가 작아질수록 전류 흐름을 조절하기 어려운데, 4면을 모두 맞닿게 한 GAA는 트렌지스터 구조를 새로 설계, 전력 효율을 높이는 것으로 알려졌다. 

 

이 같은 발언으로 시장에서는 AMD가 삼성전자 파운드리와 3나노 분야에서 협력할 가능성이 제기됐다. 

 

삼성전자는 2000년대 초부터 GAA 기술 연구를 시작했고, 2022년 세계 최초로 1세대 3나노 기반 양산에 GAA 공정과 삼성 독자 기술인 MBCFET 구조를 적용했다. MBCFET은 4면을 채널로 하는 구조 변화를 통해 성능과 전력 효율을 핀펫(FinFET) 구조 보다 높일 수 있는 기술이다.

 

현재 글로벌 파운드리 업체 중 3나노에 GAA 방식을 채택한 업체는 삼성전자가 유일하다. 대만의 TSMC는 차세대 2나노 공정부터 GAA 기술을 도입할 예정이다. 이에 사실상 삼성전자가 AMD의 수주를 앞둔 것으로 시장은 보고 있다.

 

시장조사업체 카운터포인트에 따르면 올해 1분기 파운드리 시장 점유율에서 TSMC는 62%, 삼성전자는 전분기와 유사한 13%를 차지했다. 증권가에 따르면 삼성전자는 파운드리 포함 비메모리 분야에서 1분기 6000~8000억 원 적자를 냈을 것으로 추정하고 있다. 이에 삼성전자가 AMD의 수주를 받는다면 흑자전환이 빨라질 수 있다는 관측도 나오고 있다. 

 

삼성전자는 GAA 방식의 3나노를 지난 2022년부터 생산해왔으나 대형고객사를 확보하지 못했다. 그간 미세공정에서 발열과 수율 문제가 발목을 잡았던 탓인데, 이를 일부 해결했다는 분석이 나온다. 

 

삼성전자는 지난달 1분기 실적발표회에서 파운드리 사업부가 선단공정 경쟁력 향상으로 역대 동기 최대 수주 실적을 기록했다고 밝혔다. 

 

삼성전자는 또 “파운드리는 업계 최초 GAA 3나노 공정으로 모바일 AP 제품의 안정적인 양산을 시작하고, 2025년 GAA 2나노 선단 공정의 양산을 준비할 계획”이라고 밝힌 바 있다. 

 

앞서 삼성전자는 지난해 5월 반도체 학회 'VLSI 심포지엄'에 참가해 2세대 3나노 공정 스펙을 처음으로 공개했다. 당시 삼성전자는 “2세대 3나노(SF3)는 1세대(SF3E) 보다 향상된 GAA 공정을 적용해 삼성전자의 이전 4나노 핀펫 공정 대비 성능이 22% 빨라지고, 전력 효율은 34% 향상됐으며, 로직 면적은 21% 더 작은 크기를 제공한다”고 발표했다. 

 

삼성전자는 오는 6월 12일 미국 실리콘밸리 새너제이에서 ‘삼성파운드리 2024’를 개최한다. 이 자리에서 삼성전자는 사업전략 및 AI와 관련된 파운드리 기술을 집중 조명할 것으로 보인다.

 

김양팽 산업연구원 반도체 전문 연구원은 29일 <이코리아>와 한 통화에서 “현재 글로벌 파운드리 중 3나노 공정이 가능한 곳이 삼성전자와 TSMC뿐이다. 리사 수 CEO가 3나노 GAA 기술을 언급했다면 삼성전자를 염두에 두지 않을 순 없을 것”이라면서 “또 이제 3나노 공장을 지금부터 예약을 한다고 볼 때 TSMC에게 주기에는 이미 캐파(CAPA)가 그만큼 될 런지도 봐야 한다. 그런 효과 때문이라도 삼성전자랑도 협상을 진행하지 않을 수 없는 그런 분위기가 될 것 같다"고 말했다. 

 

김 연구원은 “삼성전자가 3나노 GAA 양산을 발표한 지 1년이 꽤 넘었다. 최신 공정 같은 경우는 (발열, 수율 등) 그런 문제가 없을 수가 없고, 그걸 여러 번 경험하면서 수율이 좋아진다. 그 기간 동안에 (수율 등 문제가) 많이 개선됐을 것으로 보는 게 맞다”며 “삼성전자가 AMD의 수주를 받게 되면 당연히 파운드리 부문이 좋아질 거다. 다만 근래 캐파 자체가 그렇게 극적으로 좋아질 만큼 크진 않을 것”이라고 설명했다. 

 

김 연구원은 이어 “작년 재작년 반도체 부족 현상이 있었는데, 그 때 삼성전자도 거의 100% 가동했다고 봐야 한다. 그럼에도 파운드리 시장 점유율이 20%가 안 됐다는 건 결국 물리적인 생산량이 아직은 그 정도인 것”이라면서 “이제 계속 공장을 늘리고 하면서 (파운드리 양산도)늘어나야 되는 부분”이라고 전했다. 

 

 

 

윤수은 기자

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