'파운드리 1위 맹추격'..삼성전자 최첨단 '5나노 공정' 개발

EUV(극자외선) 기술 기반 공정 확대..7나노·6나노 제품도 본격 양산

화성캠퍼스 EUV 라인 전경/사진제공=삼성전자

삼성전자가 파운드리(위탁생산) 시장점유율 1위 업체인 대만 TSMC를 추격하기 위한 고삐를 바짝 당겼다.

삼성전자 는 EUV(극자외선) 노광 기술을 기반으로 초미세공정인 '5나노 파운드리 공정' 개발에 성공했다고 16일 밝혔다.

차세대 '5나노 공정'은 셀 설계 최적화를 통해 기존 7나노 공정 대비 로직 면적을 25% 줄일 수 있으며, 20% 뛰어난 전력 효율과 10% 향상된 성능을 제공한다. 특히 7나노 공정에 적용된 설계 자산(IP)을 활용할 수 있어 기존 7나노 공정을 사용하는 고객은 5나노 공정의 설계 비용을 줄일 수 있다는 게 삼성측 설명이다.

최근 반도체 공정이 10나노 이하로 접어들면서 불화아르곤(ArF) 광원을 사용하는 기존의 노광 공정은 한계에 이르렀다는 평가를 받고 있다. EUV는 불화아르곤을 대체할 수 있는 광원으로 파장의 길이가 불화아르곤의 14분의 1 미만에 불과해 보다 세밀한 반도체 회로 패턴을 구현할 수 있고, 회로를 새기는 작업을 반복하는 복잡한 멀티 패터닝(Multi-Patterning) 공정을 줄일 수 있다.

배영창 파운드리사업부 전략마케팅팀 부사장은 "EUV 노광 공정은 성능과 수율을 높여 반도체의 고성능과 생산성을 동시에 확보할 수 있는 장점이 있다"고 강조했다.

삼성전자는 7나노와 6나노 파운드리 공정에서도 제품 양산을 본격화하고 있다.

올해 초 업계 최초로 EUV 공정을 적용한 7나노 제품 양산을 시작했으며, 이달 중에 출하할 계획이다. 6나노 공정 기반 제품에 대해선 대형 고객과 생산 협의를 진행하고 있으며, 제품 설계를 마무리하고 하반기에 양산에 들어간다.

삼성전자는 현재 최신 파운드리 생산시설인 경기도 화성캠퍼스 S3 라인에서 EUV 기반 최첨단 공정 제품을 생산하고 있으며, 현재 건설 중인 화성캠퍼스 EUV 전용 라인을 2020년부터 본격 가동할 예정이다.


한편 삼성전자는 이번에 첨단 초미세(5나노) 공정을 통한 파운드리 생산의 핵심 기술을 확보함에 따라 국내 시스템 반도체 생태계가 강화되는 동시에 시스템 반도체 역량도 높아지는 효과가 있을 것으로 보인다.

파운드리는 생산공장이 없는 반도체 설계기업(팹리스)으로부터 위탁받아 CPU(중앙처리장치), 이미지센서 등 비메모리 반도체를 생산하는 사업이다. 반도체 장비와 소재, 디자인, 패키징, 테스트 등 다양한 전문 업체들이 함께 성장해야 하기 때문에 전후방 연관 효과가 크다.

삼성전자는 1장의 웨이퍼에 여러 종류의 반도체 제품을 생산하는 'MPW(Multi Project Wafer) 서비스'를 최신 5나노 공정까지 확대해 팹리스 업체들이 최첨단 반도체를 제작할 수 있도록 지원한다.

또 삼성전자 파운드리 지원 프로그램인 'SAFE TM(Samsung Advanced Foundry Ecosystem)'을 통해 설계 자산(IP) 외에도 '공정 설계 키트(PDK·Process Design Kit)', 설계 방법론(DM·Design Methodologies), 자동화 설계 툴(EDA·Electronic Design Automation) 등 5나노 공정 기반 제품 설계를 돕는 디자인 인프라를 제공한다.

배 부사장은 "EUV 기반 최첨단 공정은 성능과 IP 등에서 다양한 강점을 갖고 있어 5G(5세대 이동통신), 인공지능(AI), 전장 등 신규 응용처를 중심으로 높은 수요가 예상된다"며 "앞으로도 첨단 공정 솔루션으로 미래 시스템 반도체 산업을 이끌어 나갈 것"이라고 말했다.