삼성전자가 GAA(Gate All Around) 기술을 적용한 3나노 파운드리 제품 출하를 공식화하며 경쟁사 대비 우월한 파운드리 공정 기술력을 과시했다.

업계 1위 TSMC에 점유율은 밀렸지만, 기술력에서만큼은 한 단계 우위에 있음을 입증한 것이다. 특히 이번 GAA 기술이 기존 파운드리 업계에서 적용해오던 핀펫 구조를 완전히 뒤집은 새로운 형태의 트랜지스터 제조 기술이라는 점에서, 글로벌 팹리스 사이에서도 기대감을 모으고 있다.

이를 토대로 삼성이 향후 2030년 파운드리 업계 1위 목표 달성에 강한 추진력을 얻을지 귀추가 주목된다.

25일 삼성전자는 이창양 산업통상자원부 장관을 비롯해 협력사, 팹리스 등 기업이 참석한 가운데 화성캠퍼스에서 3나노 파운드리 양산 출하식을 개최했다.

이날 행사에서 경계현 삼성전자 DS부문장 대표이사는 “우리는 이번 제품 양산으로 파운드리 사업에 한 획을 그었다”라며, “핀펫 트랜지스터가 기술적 한계에 다다랐을 때 새로운 대안이 될 GAA 기술의 조기 개발에 성공한 것은 무에서 유를 창조하는 혁신적인 결과”라고 강조했다.

이창양 장관 역시 축사에서 “치열한 미세공정 경쟁에서 앞서기 위해 삼성전자와 시스템반도체 업계, 소부장 업계가 힘을 모아달라”라며, “정부도 ‘반도체 초강대국 달성전략’을 바탕으로 민간 투자 지원과 인력 양성, 기술 개발, 소부장 생태계 구축 등에 전폭적인 노력을 아끼지 않을 것”이라고 전했다.

GAA는 삼성전자가 최초 양산을 발표한 차세대 트랜지스터 제조 기술이다. TSMC와 인텔 등 파운드리 경쟁사 그 어디에서도 도전한 이력이 없다.

기존 핀펫 구조와의 가장 큰 차이점은 트랜지스터의 효율성에 있다. 트랜지스터는 스위칭을 담당하는 핵심소자로, 전자회로 내에서 전자의 흐름을 조절하는 중요한 역할을 한다. 그런데 최근 반도체 크기 자체가 점점 작아지다 보니 핀펫 구조의 트랜지스터 게이트가 전류를 제어하는 데 제 역할을 하지 못해 효율이 떨어지는 문제가 발생하고 있다.

반면에 GAA는 모든 게이트에서 전류가 흐르게 하는 구조로, 통로가 좁아진 트랜지스터의 효율을 극대화한 것이 특징이다. 반도체 크기는 그대로 줄이면서도 성능은 최대로 이끌 수 있다는 것. 초미세 공정이 필수가 된 파운드리에 GAA가 혁신 기술로 주목받는 이유다.

다만, 수율 저조 논란과 관련한 문제는 여전히 풀어야 할 숙제로 지적되고 있다.

이에 대해 삼성전자 관계자는 녹색경제신문에 “수율에 문제가 있다면 양산을 공식화하기 어려웠을 것”이라며, “당사는 첨단 공정개발체계 개선을 통해 수율 램프업 기간을 단축하는 데 집중했으며 1세대 GAA 공정 수율 개선 및 생산 안정화를 통해 기술 격차와 비중 확대를 추진해 왔다. 현재 수율이 빠르게 오르고 있으며, 하반기 제품 공급에 문제가 없을 것”이라고 말했다.

삼성전자는 지난 2000년대 초 GAA 트랜지스터 구조를 연구하기 시작해 2017년부터 3나노 공정에 본격 적용했으며, 마침내 지난달 세계 최초로 GAA 기술이 적용된 3나노 공정 양산을 발표했다. 현재 고성능 컴퓨팅(HPC)에 3나노 GAA 공정을 처음 적용하고, 주요 고객들과 모바일 칩 등 다양한 제품군에 확대 적용을 추진하고 있다.

삼성은 이날 제품 출하식을 개최한 화성캠퍼스에서 먼저 양산을 시작하고, 향후 평택캠퍼스까지 3나노 GAA 파운드리 공정 제품 양산을 확대해 나갈 예정이라고 밝혔다.