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삼성전자, 세계 1위 도전... GAA 들고 美 실리콘밸리 뜬다
삼성전자, 세계 1위 도전... GAA 들고 美 실리콘밸리 뜬다
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  • 승인 2019.05.08 00:25
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삼성전자 파운드리사업부 사업부장 정은승 사장이 5일 서울 그랜드 인터컨티넨탈 파르나스 호텔에서 열린 ‘삼성 파운드리 포럼 2018 코리아’에서 기조연설을 하고 있다. 삼성은 이날 국내 팹리스(반도체 설계 전문 회사) 고객을 위한 최첨단 파운드리 솔루션과 한층 강화된 지원 프로그램을 선보였다. (삼성전자 제공) 2018.7.5/뉴스1

133조원 규모의 시스템반도체 투자를 선언한 삼성전자가 오는 15일 미국 실리콘밸리를 시작으로 고객사 어필에 나선다. 올해 삼성전자가 손에 쥔 비장의 무기는 지난달 개발에 성공한 5나노(nm·나노미터) EUV(극자외선)공정과 핀펫(FinFET)의 성공을 이어갈 차세대 'GAA (Gate-All-Around)' 기술이다.

삼성전자는 대만 TSMC에 이어 세계 2위인 파운드리(반도체 수탁생산) 사업 경쟁력 강화를 위해 이달부터 미국·중국 등 5개국에서 '삼성 파운드리 포럼'을 개최한다고 7일 밝혔다.

통상 부품인 반도체산업의 경우 시장에 어필하는 떠들썩한 마케팅 행사를 하지 않지만, 고객사 확보가 최우선인 반도체 파운드리에서는 얘기가 다르다. 스마트폰이나 TV, 생활가전처럼 화려한 무대를 마련, CEO(최고경영자)급이 직접 무대에 오른다. 고객사가 탐낼만한 첨단공정을 설명하고 향후 로드맵까지 제시한다. 미국 애플, 퀄컴 등 전세계의 거물급 팹리스들을 고객사로 영입하기 위한 전략이다. 정은승 파운드리 사업부장(사장)과 권상덕·정기태 파운드리 기술개발실 연구위원, 박재홍 파운드리 디자인 플랫폼 개발실장 등이 포럼 무대에 오른다. 특히 올해 포럼은 2020년 화성 EUV 신공장 가동을 앞두고 열리는 터라 더욱 긴장감이 높은 것으로 전해졌다.

올해 깜짝 발표는 'GAA'를 중심으로 한 차세대 공정이 주인공이다. 삼성전자는 최근 세계 최초 EUV 7나노 공정으로 제품 출하를 시작했다. 지난달엔 5나노 공정 개발까지 완료했으며, 세계 최초의 4차원 차세대 기술인 'GAA' 연구개발에도 역량을 확대 투입하고 있다.

GAA는 로직 반도체 업계에서 핀펫(FinFET) 다음 차세대로 꼽히는 기술을 말한다. 핀펫 기술로 14나노 공정부터 재미를 보기 시작한 삼성전자의 야심작이기도 하다. 윗면-앞면-뒷면 등 총 3면을 트랜지스터의 게이트로 쓰는 핀펫 이후, 게이트의 아랫면까지 모두 쓰는 4차원 방식의 GAA가 미세화의 한계를 맞은 반도체업계의 구원투수로 등장했다. 현재의 메인스트림 기술인 핀펫이 윗면-앞면-뒷면 등 총 3면을 트랜지스터의 게이트로 쓰는 3차원이라면, GAA는 게이트의 아랫면까지 모두 쓰는 4차원 방식이다.

기존 3차원 핀펫 공정은 핀(Fin) 모양의 3D 구조를 적용, 채널의 3면을 게이트가 감싸면서 반도체 성능을 획기적으로 향상시키고 누설전류를 줄였다. 여기에서 한 차원 진화한 GAA 구조는 채널의 아랫면까지 모두 감싸 4면에서 게이트가 채널을 컨트롤한다. 원통형을 앞-뒤-위-아랫면까지 모두 놓치지 않고 감싸 쥐는 듯한 구조라고 보면 이해하기 쉽다.

업계에서는 4나노부터 GAA 기술이 적용될 것으로 보고 있다. 퀄컴 등 주요 고객사들의 관심도 삼성전자의 GAA 기술 수준에 쏠려 있는 상황이다.

삼성은 이번 포럼에서 지난달 극자외선(EUV) 기술을 기반으로 개발에 성공한 5나노 공정과 Δ7나노 EUV 공정 제품 출하 상황 업데이트 Δ2030년까지 133조를 투자하는 '반도체 비전2030' Δ내년 가동되는 세계 최대 화성 EUV 생산라인 등도 중점 소개한다.

© News1 DB

특히 최근 삼성전기에 7850억원을 주고 사업을 넘겨받은 반도체 패키징에 대한 삼성의 혁신 비전에 대해서도 고객사들의 관심이 높을 것으로 관측된다.

과거 반도체 패키징은 전(front)공정에 비해 주목받지 못했다. 과거엔 반도체 칩에 포장을 하고 입력 단자를 입히면 됐다. 그러나 반도체 칩이 미세화되면서 차원이 다른 기술이 필요해졌다. 내용물이 줄어들면 포장도 작아지기 마련이지만 반도체는 외부와 데이터를 주고받고 전압을 공급받아야 한다. 무작정 포장만 줄이면 전압 공급이 원활하지 않을 수 있다. 이 때문에 새로운 방식과 미세 공정이 접목된 패키징 기술이 필요해졌다.

삼성의 패키징 승부수엔 파운드리 고객사였던 '애플'의 변심이 결정적이었다.

지난 2016년 삼성전자는 TSMC에 애플 '아이폰' AP(애플리케이션 프로세서) 위탁생산 물량을 모두 빼앗겼다. 여기에는 삼성의 패키징 기술 부족도 영향을 미쳤다. 당시 TSMC가 패키징 기술 혁신으로 애플을 완전히 사로잡으면서 반도체업계에서는 '패키징'의 중요성이 대두됐다. 당시 TSMC는 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키지(FoWLP) 기술 중 하나인 InFO(Intergrated Fan Out) 기술을 개발해 애플이 요구한 AP칩에 이를 접목했다.

이후 삼성전자는 삼성전기와 함께 FoWLP 기술 중 하나인 PLP(패널레벨패키지)방식을 개발해왔다. TSMC의 InFO방식은 원형 기판 위에서 칩을 올려놓고 패키지 재배선 작업을 하는 반면 PLP는 사각형 기판 위에서 같은 작업을 한다. 사각형 기판에서 칩을 절단하면 원형 기판에 비해 버리는 부분이 적기 때문에 가격이나 생산성 측면에서 더 유리해진다.

반도체업계 관계자는 "삼성전자가 고객사들의 관심이 큰 후공정 패키징에서도 경쟁력을 강화하고 있는 점은 긍정적"이라며 "삼성전자의 대규모 시스템반도체 투자와 첨단공정 개발 성공, 반도체 패키징 기술 확보 등 최근 공들인 승부수들이 고객사에 얼마나 먹혀들지에 업계가 주목하고 있다"고 설명했다.

 

 

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