2나노 파운드리 경쟁 막오른다…내실 다지는 삼성

[이데일리 김응열 기자] 올해 하반기 2나노미터(nm·1nm는 10억분의 1m) 경쟁의 막이 오른다. 파운드리(반도체 위탁생산) 1위인 대만 TSMC와 추격자 삼성전자(005930) 모두 하반기 들어 2나노 공정을 양산한다. 게이트올어라운드(GAA) 기술을 처음 적용하는 TSMC와 달리 3나노부터 GAA 노하우를 쌓아온 삼성전자는 2나노에서 점유율 격차를 좁힐 발판을 만들겠다는 구상이다. 파운드리 역량 강화를 위해 TSMC 출신 임원도 영입했다. 다만 TSMC의 2나노 수율이 이미 삼성전자를 웃도는 것으로 알려지면서, 삼성전자가 기술 고도화에 더 힘을 실어야 한다는 제언이 나온다.

삼성전자 평택 반도체공장. (사진=삼성전자)

2일 업계에 따르면 TSMC는 올해 하반기 대만 신주과학단지에 위치한 바오산공장과 가오슝공장에서 2나노 공정 제품을 양산할 계획이다. TSMC는 이미 2나노 주문을 받고 있는 것으로 알려졌다. 업계에선 TSMC 2나노의 첫 고객으로 애플을 예상한다.

TSMC는 2나노 공정에 GAA 기술을 적용한다. 3나노까지는 기존대로 핀펫(FinFet) 구조를 써왔으나 2나노부터 GAA로 전환한다. GAA는 반도체를 구성하는 트랜지스터의 게이트(전류가 드나드는 문)와 채널(전류가 흐르는 길)이 닿는 면을 4개로 늘린 구조다. 닿는 면이 3개인 핀펫보다 전류 누설이 적고 연산속도는 더 빨라질 수 있다.

삼성전자 역시 하반기 중 2나노 제품 양산을 시작한다. 삼성전자는 지난달 공개한 1분기 보고서에서 하반기에 모바일용 2나노 공정을 양산하고 신규 출하할 것이라고 공개했다. 삼성전자는 2나노 제품을 구체적으로 소개하지 않았다. 다만 스마트폰 어플리케이션프로세서(AP) ‘엑시노스2600’이 유력해 보인다. 엑시노스2600은 내년 초 출시하는 플래그십 스마트폰 신제품 갤럭시 S26에 탑재될 전망이다.

삼성전자는 일찌감치 GAA 구조를 적용해 왔다. 3나노에서 이미 GAA를 도입해 노하우를 축적해 왔다. 이에 삼성전자는 그간 2나노에서 TSMC와의 격차를 줄이겠다는 각오로 절치부심해 왔다. TSMC가 GAA를 첫 적용하기 때문에 2나노에서 경쟁력을 끌어올리는 데에 시간이 걸릴 것이라는 예상이었다.

그러나 TSMC의 2나노 수율이 오히려 더 좋게 나오는 상황이다. TSMC 2나노 수율은 현재 60% 수준인 것으로 알려졌다. 반면 삼성전자는 30~40% 정도로 전해진다. 통상 업계에선 파운드리 양산이 가능한 수율을 60%로 본다.

[이데일리 김정훈 기자]

GAA, 핀펫 같은 트랜지스터 게이트 구조 외에도 TSMC가 전부터 쌓아온 탄탄한 파운드리 기술력이 이러한 차이를 만들고 있다. 앞선 기술력은 TSMC가 압도적인 시장 점유율을 확보하고 있는 배경이다. 시장조사기관 트렌드포스 집계 결과 지난해 4분기 전 세계 파운드리 시장의 TSMC 점유율은 67.1%를 찍었다. 2위 삼성전자는 8.1%에 그쳤다.

다만 삼성전자가 엑시노스2600을 성공적으로 양산한다면 빠르진 않더라도 TSMC와의 점유율 격차가 서서히 줄어들 것이란 관측이 나온다. 엑시노스 설계를 담당하는 시스템LSI사업부와 파운드리사업부의 긴밀한 협업으로 성과를 낸다는 전제 하에서다.

인재 확보도 중요한 경쟁력 향상 요인으로 꼽힌다. 이에 맞춰 삼성전자는 마거릿 한 전 NXP반도체 글로벌 구매·조달 부문 부사장을 최근 삼성전자 미주법인 미국 파운드리 부문 총괄 부사장급 임원으로 채용했다. 한 신임 부사장은 TSMC에서 21년간 근무하며 북미 비즈니스와 고객 대응을 이끈 인물이다.

이규복 한국전자기술연구원(KETI) 석좌연구위원은 “삼성전자 시스템LSI사업부와 파운드리사업부가 긴밀히 협업해 엑시노스2600을 성공한다면 2나노에서 TSMC와의 격차를 조금씩 좁힐 수 있을 것”이라고 말했다.