삼성전자·TSMC, 올해 3·5나노 공정 놓고 ‘한판 승부’

올해 5나노에 이어 2022년 3나노 양산 목표
어느 쪽이 먼저 기술 확보하냐에 경쟁력 차이 나
"EUV기술 통해 차세대 디램 생산도 가능"

삼성전자 파운드리 생산라인 전경/제공=삼성전자

삼성전자와 대만 TSMC가 3나노 공정 완성과 5나노 반도체 양산을 올해 목표로 나란히 내걸면서 치열한 경쟁이 예상된다.

반도체 회로 선폭에서 쓰이는 단위인 ‘나노’는 보통 머리카락 굵기의 10만분의 1 크기를 말한다. 반도체에선 회로 선폭이 좁을수록 소비전력이 감소하고 처리속도가 향상되므로 차세대 고성능 반도체를 만들기 위해서는 미세화 기술이 핵심이다. 특히 7나노 이하의 좁은 선폭을 그릴 경우 기존에 쓰던 불화아르곤이 아닌 파장이 더 짧은 극자외선(EUV)을 광원으로 하는 고도의 미세공정 기술이 필요하다.

10일 업계에 따르면, 전세계 파운드리(반도체 위탁생산)업체 중 유일하게 7나노 이하 미세공정 기술을 가진 곳은 양대 강자인 TSMC와 삼성전자 뿐이다. 점유율에서도 TSMC는 지난해 4분기 기준 파운드리 시장의 52.7%를 차지해 1위를 기록했고 삼성전자는 17.8%로 그 뒤를 쫒고 있다.

양사는 현재 3나노 공정 완성과 5나노 공정 반도체의 양산을 놓고 뜨거운 경쟁을 벌이고 있다. 어느 쪽이 먼저 이 목표를 달성하는가에 따라서 두 회사에 일을 주는 팹리스(반도체 설계사)의 시선이 달라질 수 있다. 7나노까지는 TSMC보다 삼성전자가 먼저 개발과 양산에 성공했다. 파운드리 왕좌인 TSMC로서는 자존심을 구긴 셈이다.

이에 TSMC는 최근 실적 설명 콘퍼런스콜에서 “고객사들과 3나노 디자인에 협업하고 있고 공정기술 개발도 잘 돼가고 있다”고 밝혔다. 회사 측에 따르면 오는 4월 29일 북미에서 열리는 기술 심포지엄에서 3나노 공정기술이 공개될 예정이다. TSMC는 그간 올해까지 5나노, 2022년까지 3나노 반도체를 양산하겠다는 목표를 제시했지만, 구체적인 기술 로드맵을 공개하지는 않았다. 그러나 이번에는 구체적인 성과를 제시하겠다는 뜻이다.

삼성전자 역시 2022년까지 3나노 반도체 양산을 목표로 삼고 있다. 삼성 측은 지난달 30일 실적 발표 당시 올해 상반기 5나노 제품을 양산하겠다는 뜻을 밝혔다. 이를 위해 삼성전자는 3나노 GAA(Gate-All-Around) 공정개발 속도도 높일 방침이다. GAA는 트랜지스터의 게이트와 채널이 닿는 면을 4개로 늘린 차세대 기술이다.

업계에선 삼성전자가 미세공정 기술에 열을 올리는 데에는 TSMC와의 경쟁 외에도 또다른 이유가 있다고 본다. 시스템 반도체말고도 D램에서도 EUV 미세공정 기술을 적용할 수 있기 때문이라는 것이다.

노근창 현대차증권 리서치센터장은 “반도체 고성능화 추세로 디램도 EUV 공정 기반의 10나노 이하 제품이 필요해질 것”이라며 “난이도는 높지만 만일 이 기술을 획득한다면 그 업체는 다른 메모리 반도체 업체와는 차별화되는 경쟁력을 얻게 된다”고 했다.