정원철(왼쪽부터) 삼성전자 상무, 구자흠 부사장, 강상범 상무가 화성캠퍼스 3나노 양산 라인에서 3나노 웨이퍼를 보여주고 있다. 사진제공=삼성전자삼성전자(005930)가 대만 TSMC, 미국 인텔 등 칩 위탁생산(파운드리) 라이벌을 제치고 3나노(nm·10억분의 1m) 공정 반도체 양산을 시작했다.
삼성전자 파운드리 사업부는 이 공정을 활용해 고성능 컴퓨팅(HPC)용 시스템 반도체 생산을 시작했다고 30일 밝혔다. 3나노 공정으로 만든 차세대 게이트-올-어라운드(GAA) 기술을 구현한 반도체 회사도 삼성전자가 세계에서 처음이다.
최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 “삼성전자는 파운드리 업계 최초로 고유전율(하이·케이) 메탈 게이트, 핀펫, 극자외선(EUV) 등 신기술을 전제적으로 도입하며 빠르게 성장했다”며 “앞으로도 차별화한 기술을 적극 개발하고 공정 성숙도를 빠르게 높일 것”이라고 밝혔다.
이번 삼성전자 3나노 1세대 공정은 GAA 트랜지스터 양산 성공이 핵심이다. GAA는 반도체 안에서 데이터를 처리하는 트랜지스터 구조를 혁신적으로 바꾼 기술이다. 전류 흐름을 통제하는 ‘게이트’가 전기 알갱이가 흐르는 채널을 완전히 둘러 싸는 형태다. 채널의 3개 면을 감싸는 기존 핀펫 구조와 비교하면 게이트 면적이 넓어져 데이터 처리 속도와 전력 효율을 높일 수 있다.
이와 함께 채널 모양을 넓고 얇은 나노 시트 형태로 구현한 MBC펫(MBCFET) 구조도 적용했다. 고객사 요구에 따라 채널의 두께와 면적을 조절할 수 있는 것이 특징이다.
삼성전자는 GAA 1세대 공정이 기존 5나노 핀펫 공정과 비교하면 전력 45% 절감, 성능 23% 향상, 면적은 16% 축소됐다고 밝혔다. 향후 출시할 2세대 공정은 전력 50% 절감, 성능 30% 향상, 면적 35% 축소될 것이라고 밝혔다.
삼성전자는 3나노 칩을 수월하게 설계할 수 있는 다양한 솔루션을 고객사에게 지원할 계획이다. 삼성전자는 삼성 파운드리 생태계(SAFE) 파트너인 시높시스, 케이던스 등 전자설계자동화(EDA) 툴 유력 회사와 3나노 공정 반도체 설계 인프라를 제공할 예정이다.
