삼성전자, EUV 5나노 파운드리 공정 개발...시스템 반도체 강화

면적 25% 축소, 전력효율 20%, 성능 10% 향상
7나노와 6나노 공정도 양산 본격화
국내 시스템반도체 생태계 강화

삼성전자 화성캠퍼스 극자외선(EUV) 생산라인 전경. /사진=삼성전자 제공

삼성전자가 극자외선(EUV) 기술 기반의 5나노 파운드리(위탁생산) 공정 개발에 성공했다. 삼성전자는 이달 6나노 제품 설계 완료와 7나노 제품 출하 예정 등 파운드리 시장에서의 경쟁력을 강화하고 있다. 이번 EUV 5나노 공정 기술 개발을 통해 삼성전자가 업계 1위인 대만의 TSMC를 추격하는 발판이 될 것으로 전망된다.

아울러 삼성전자가 초미세 첨단 공정 기술 개발에 성공함으로써 시스템 반도체 사업 강화는 물론 국내 반도체 생태계 발전에도 긍정적인 영향을 줄 것으로 예상된다. 파운드리 사업이 전후방 연관 효과가 커서 관련 국내 업체들의 수혜를 입을 것으 예상돼서다.

■최첨단 5나노 초미세 공정
삼성전자가 이번에 개발한 차세대 5나노 공정은 셀 설계 최적화를 통해 기존 7나노 공정 대비 로직 면적을 25% 줄일 수 있다. 면적은 줄이면서도 20% 향상된 전력 효율과 10% 향상된 성능을 제공한다.

또 7나노 공정에 적용된 설계 자산(IP)을 활용할 수 있어 기존 7나노 공정을 사용하는 업체는 5나노 공정의 설계비용을 줄일 수 있다고 회사 측은 전했다.

아울러 삼성전자는 7나노와 6나노 파운드리 공정에서도 양산을 본격화하고 있다. 앞서 올해 초 업계 최초로 EUV 공정을 적용한 7나노 제품 양산을 시작했다. 이달 중 7나노 제품을 본격 출하할 계획이다. 6나노 공정 기반 제품에 대해서는 대형 고객과 생산 협의를 진행하고 있다. 제품 설계가 완료돼(Tape-Out) 올해 하반기 양산할 예정이다.

이번 초미세 공정의 기반이 된 EUV 기술은 기존 불화아르곤 (ArF)보다 파장의 길이가 짧은 EUV 광원을 사용한다. 이에 세밀한 반도체 회로를 구현할 수 있어 회로를 새기는 작업을 반복하는 멀티 패터닝 공정을 줄여 성능과 수율을 높일 수 있다.

삼성전자는 최신 파운드리 생산시설인 화성캠퍼스 S3 라인에서 EUV 기반 최첨단 공정 제품을 생산하고 있다. 현재 건설 중인 화성캠퍼스 EUV 전용 라인을 오는 2020년부터 본격 가동할 계획이다.

■국내 시스템반도체 생태계 강화
삼성전자가 첨단 초미세 공정 파운드리 생산의 핵심 기술을 확보함에 따라 국내 시스템 반도체 생태계가 강화되고, 시스템 반도체 역량도 높아지는 효과가 거둘 것으로 전망된다.

파운드리 사업은 반도체 장비, 소재, 디자인, 패키징, 테스트 등 다양한 전문 업체들이 함께 성장해야 하므로 전후방 연관 효과가 크기 때문이다.

삼성전자는 1장의 웨이퍼에 여러 종류의 반도체 제품을 생산하는 'MPW'를 최신 5나노 공정까지 확대 제공해 고객사들이 편리하게 최첨단 반도체를 제작할 수 있도록 지원한다고 설명했다.

또 삼성전자는 파운드리 지원 프로그램인 'SAFE TM'를 통해 설계 자산(IP) 외에도 공정 설계 키트(PDK), 설계 방법론(DM), 자동화 설계 툴(EDA) 등 5나노 공정 기반 제품 설계를 돕는 디자인 인프라를 제공한다고 전했다.

팹리스 고객사들은 이러한 서비스와 생산기술을 활용해 더욱 쉽고 빠르게 제품을 설계할 수 있고, 신제품 출시 시기도 앞당길 수 있다고 회사 측은 설명했다. 특히 국내 팹리스 업체들도 글로벌 시장에서 경쟁할 수 있는 시스템 반도체를 내놓는 데 도움을 받을 수 있을 것으로 예상된다.

삼성전자 파운드리사업부 전략마케팅팀 배영창 부사장은 "삼성전자의 EUV 기반 최첨단 공정은 성능과 IP 등에서 다양한 강점을 가지고 있어 5G, AI, 전장 등 신규 응용처를 중심으로 높은 수요가 예상된다"며 "향후에도 첨단 공정 솔루션으로 미래 시스템 반도체 산업을 이끌어 나갈 것"이라고 말했다.

[e-mail] 조지민 기자