삼성전자, 2027년 1.4나노 양산…'파운드리 1위' 기술 플랜 나왔다

[이코노믹데일리] 삼성전자가 오는 2027년 1.4나노(㎚·1㎚=10억분의 1m) 공정 양산을 시작한다. 반도체 공정을 극한까지 미세화해 초격차를 유지하고 파운드리(반도체 생산) 리더십을 확보한다는 계획이다.

삼성전자는 3일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 '삼성 파운드리 포럼 2022'를 열고 파운드리 신기술과 사업 전략을 공개했다.

이날 포럼에서 삼성전자는 기술 혁신과 더불어 응용처별로 최적 공정을 제공하고, 안정적인 양산 능력을 확보하는 등 파운드리 사업 경쟁력을 강화해 나가겠다고 밝혔다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부장(사장)은 "고객의 성공이 파운드리사업부의 존재 이유"라며 "삼성전자는 더 나은 미래를 창조하는 파트너로서 파운드리 산업의 새로운 기준을 제시할 것"이라고 강조했다.

특히 삼성전자는 공정 미세화 계획을 발표하며 이목을 끌었다. 현재 3나노 1세대 공정 양산이 진행 중인 미세화 수준을 오는 2025년 2나노, 2027년에는 1.4나노까지 높이겠다고 발표했다.

앞서 삼성전자는 2015년 핀펫(FinFET·반도체 구조를 3차원으로 설계한 것) 트랜지스터를 양산하고 올해 6월에는 게이트 올 어라운드(GAA) 트랜지스터 기술을 적용한 1세대 공정 양산을 시작했다. 삼성전자는 이 둘 모두 세계 최초 타이틀을 보유했다.

공정 미세화는 반도체 산업에서 핵심 경쟁력으로 통한다. 일반적으로 반도체가 작아질수록 웨이퍼 한 장으로 생산 가능한 칩 수가 많아져 비용이 절약되고 칩 성능은 좋아진다. 그러나 수율을 확보하기 어려워 고도의 기술이 필요하다.

삼성전자는 2030년 파운드리 분야 세계 1위 달성을 목표로 잡은 상태다. 이를 위해 지난 5월 반도체에만 300조원을 투자한다는 계획을 내놨다.

삼성전자는 공정 혁신과 동시에 2.5D와 3D 이종집적(서로 다른 반도체를 단일 패키지로 만드는 것) 패키징 기술 개발에도 박차를 가한다.

삼성전자는 2015년 2세대 고대역폭 메모리(HBM2)를 출시한 데 이어 2018년 2.5D(아이큐브·I-Cube)와 3D(엑스큐브·X-Cube) 패키징 적층 기술을 선보였다.

삼성전자는 패키징 기술을 끌어올린 마이크로범프(μ-Bump)형 엑스큐브를 2024년 양산한다. 마이크로범프는 반도체 회로에서 입출력(I/O) 단자 역할을 하는 범프를 작게 만들어 집적도를 높인 것을 말한다. 2026년에는 한 발 더 나아가 범프를 없앤 범프리스(Bump-less)형 엑스큐브를 선보인다.

삼성전자는 모바일에 편중된 매출을 다변화한다는 계획도 내놨다. 우선 고성능 컴퓨팅(HPC), 차량용 반도체, 5세대 이동통신(5G) 장비, 사물인터넷(IoT)등 고성능·저전력 반도체 시장을 공략해 2027년지 모바일 이외 제품 매출 비중을 50% 이상으로 끌어올릴 예정이다.

구체적으로 지난 6월 세계 최초로 3나노 공정 기반 제품을 양산한 데 이어 4나노 공정을 HPC와 오토모티브로 확대한다. 내장형 비휘발성 메모리(eNVM)와 무선 주파수(RF)도 다양한 공정을 개발해 수요에 대응한다.

현재 양산 중인 28나노 차량용 eNVM 솔루션은 2024년 14나노로 확대하고 8나노 eNVM 솔루션 기술을 개발한다.

RF 공정 서비스는 14나노 공정에 이어 세계 최초로 8나노 제품 양산에 성공한 상태다. 향후 5나노까지 공정 미세화가 이뤄질 예정이다.

아울러 삼성전자는 새로운 팹리스(설계 전문) 고객사를 발굴하는 한편, 선단 공정 생산 능력을 2027년까지 3배 이상 확대한다. 이를 위해 클린룸을 선제적으로 건설하고 향후 수요와 연계한 설비 투자로 생산 능력을 확보하는 '쉘 퍼스트' 전략에 속도를 낸다.

삼성전자는 미국 테일러 파운드리 1라인에 이어 투자할 2라인을 쉘 퍼스트에 따라 진행하며, 향후 평택·화성 등 국내외 라인으로 확대할 가능성도 내비쳤다.

한편 삼성전자는 실리콘밸리를 시작으로 7일 독일 뮌헨, 18일 일본 도쿄, 20일 서울에서 파운드리 포럼을 개최해 지역별 맞춤형 솔루션을 소개한다. 21일부터는 온라인으로도 행사 내용을 공개할 예정이다.