'애플' 확보 TSMC, 3나노 공정 양산 돌입… 삼성전자와 경쟁 격화

글로벌 파운드리(반도체 위탁 생산) 1위 업체인 대만 TSMC가 3나노 공정 양산에 돌입하면서 삼성전자와의 경쟁이 격화될 것으로 전망된다. 삼성전자는 TSMC에 앞서 지난 6월 세계 최초로 3나노 공정 양산에 성공한 바 있다.


23일 업계에 따르면 TSMC는 애플을 3나노 공정 파운드리 첫 고객으로 확보하고 다음달부터 양산에 들어갈 계획이다. 3나노 공정은 반도체 제조 공정 중 가장 앞선 기술이다. 얇은 광원으로 정밀한 회로를 그릴 수 있느냐에 따라 제품 성능이 달라지기 때문에 나노 단위 공정은 반도체 초미세 공정에서 중요한 역할을 한다.

TSMC의 3나노 반도체는 기존의 핀펫 공정을 유지, 기존 5나노 반도체보다 속도가 10~15% 향상되고 소비전력은 25~30% 절감된 것으로 전해진다. 핀펫 공정은 기존 평면 구조의 한계를 극복하기 위해 도입된 입체 구조의 공정 기술로 구조가 물고기 지느러미와 비슷해 핀펫이라는 이름이 붙었다. 접점 면적을 키워 반도체 성능을 향상시키고 누설 전류를 줄인 것이 특징이다.


삼성전자는 핀펫 공정보다 뛰어난 기술력인 게이트올어라운드(GAA) 기술을 적용해 3나노 파운드리 제품을 만들고 있다. 공정 미세화에 따른 트랜지스터 성능 저하를 줄이고 데이터 처리 속도 및 전력 효율을 높인 GAA 기술은 핀펫 기술에서 진일보한 차세대 반도체 핵심기술이다. 삼성전자는 3나노 GAA 1세대 공정이 기존 5나노 핀펫 공정보다 전력을 45% 줄이면서 성능은 23% 높이고 반도체 면적은 16% 줄일 수 있다고 밝혔다.

업계에서는 기술력은 삼성전자가 뛰어나지만 대형 고객사들은 TSMC를 찾을 것이라고 내다 본다. TSMC는 삼성전자보다 수율(결함이 없는 합격품 비율)이 안정적이라는 평가를 받는다. 기존 핀펫 공정을 적용해 기술 성숙도도 높을 것으로 예상된다.


삼성전자는 앞선 기술력을 바탕으로 수율 확보에 사활을 걸 전망이다. TSMC를 따라잡기 위해서는 3나노 공정에서 압도적인 모습을 보여줘야 한다. 앞선 기술력을 보유하고도 수율이 불안해 고객사들로부터 인정받지 못하면 결국 매출 증대에 도움이 되지 않는다는 것이 업계 시각이다. 이창양 산업통상자원부 장관도 지난 7월25일 삼성전자 3나노 파운드리 제품 출하식에서 "수율을 높일 수 있도록 삼성전자와 시스템반도체, 소재·부품·장비(소부장) 업계가 힘을 모아달라"고 당부했다.

한편 트랜드포스에 따르면 올해 1분기(1~3월) 파운드리 시장 점유율은 TSMC가 53.6%, 삼성전자가 16.3%로 집계됐다.