전세계 최초 ‘3나노’ 반도체의 벽, 삼성이 넘었다

머리카락 굵기 10만분의 1 수준
전력 45% 줄이고 성능 23% 향상
차세대 기술 GAA 첫 적용 성과

3나노 파운드리 양산에 참여한 파운드리사업부, 반도체연구소, 글로벌 제조&인프라총괄 주역들이 손가락으로 3을 가리키며 3나노 파운드리 양산을 축하하고 있다. /제공 = 삼성전자

삼성전자가 전세계 최초로 3나노(nm, 나노미터) 공정의 반도체 양산에 성공했다. 나노는 머리카락 한 올의 10만분의 1 굵기를 말한다. 기존 5나노 반도체와 비교하면 전력은 45% 적게 먹고 성능은 23% 우수할 뿐 아니라 면적도 16% 줄일 수 있다. 고성능·저전력 시스템 반도체나 모바일 칩에 탑재되면 제품의 경쟁력을 단숨에 끌어 올릴 획기적 기술력으로 평가 받는다.

전세계 파운드리 시장 점유율 53%를 과점 중인 대만 TSMC의 독주를 막아 낼 삼성의 승부수이자 2016년 가장 먼저 10나노 공정 양산에 들어간 이후 또 한번 반도체업계 판도를 뒤흔들 삼성 기술력의 방증이라는 평가가 나온다.

30일 삼성전자에 따르면 이날 3나노 파운드리 공정 기반의 초도 양산을 가능케 한 주인공은 세계 최초로 적용된 GAA(Gate-All-Around) 기술이다. GAA는 초미세 공정의 가장 큰 난관으로 여겨지는 전력 효율 저하 문제를 극복하기 위해 도입됐다.

‘반도체 트랜지스터의 집적도는 24개월마다 두 배 높아진다’는 소위 ‘무어의 법칙’이 2010년대 들어 엇나가기 시작했고 특히 4나노 공정 이하부터는 한계에 봉착했다는 분석이 쏟아졌다. 이번 3나노 반도체가 차세대 파운드리 ‘게임 체인저’가 될 수 있다는 기대가 큰 이유다. 삼성은 여기에 그치지 않고 GAA를 적용한 2세대 공정을 개발해 전력을 50%까지 줄이고 성능은 30% 개선, 면적은 35% 줄이겠다고 발표했다.

삼성전자는 지난해 약 100곳인 고객사를 2026년까지 300곳으로 확보할 방침이다. 이날 최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 “삼성전자는 파운드리 업계 최초로 핀펫·EUV 등 신기술을 선제적으로 도입하며 빠르게 성장해 왔고 이번 GAA 기술의 3나노 서비스 역시 세계 최초로 제공하게 됐다”면서 “공정 성숙도를 빠르게 높이는 시스템을 구축해 가겠다”고 전했다.