2026년 고성능 컴퓨팅용
2027년 오토모티브용 양산
3나노 최초 양산한 삼성전자
업계 1위 TSMC와 2나노 경쟁

삼성전자가 아직 양산을 하지 못한 파운드리(반도체 위탁생산) 2나노(㎚) 공정의 구체적인 로드맵을 처음 발표하며, 1위 업체인 대만 TSMC 등과의 경쟁에 불을 댕겼다.

삼성전자는 27일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 ‘삼성 파운드리 포럼 2023’을 열고 2025년 모바일용을 중심으로 2나노 공정을 양산하고, 2026년 고성능 컴퓨팅(HPC)용, 2027년 오토모티브용 공정으로 확대한다고 발표했다. 1.4나노 공정은 계획대로 2027년 양산할 예정이다.

나노란 반도체 회로 선폭을 의미하며, 1㎚는 10억분의 1m다. 회로 선폭이 미세할수록 저전력, 고성능, 초소형 반도체를 만들 수 있다. 삼성전자에 따르면 2나노 공정은 3나노 공정 대비 성능이 12%, 전력효율이 25% 향상된다.

현재 양산 가능한 기술 수준에서는 3나노 공정이 가장 앞선 기술이다. 1년 전 세계 최초로 도입한 삼성전자와 TSMC만 3나노 양산이 가능하다.

2나노 공정 양산을 시작하기 위해 세계 1위 파운드리 업체인 TSMC가 삼성과 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 대만 언론은 TSMC가 2나노 공정 반도체 제품의 시범 생산 준비에 착수했고, 연내 2나노 제품을 소량으로 시범 생산할 예정이라고 보도했다. 앞서 TSMC는 2나노 공정 개발을 위해 엔비디아의 슈퍼컴퓨터를 활용해 기술 협업을 하기도 했다. 파운드리 사업 재진출을 선언한 인텔도 올해 초 “2나노와 1.8나노 공정용 기술을 개발했다”고 선언했다.

삼성전자는 지난해 6월 차세대 트랜지스터인 ‘게이트 올 어라운드(GAA)’ 구조를 적용한 3나노 양산을 시작했다. GAA는 기존 트랜지스터 구조인 핀펫의 한계를 극복할 차세대 기술로, 이 구조를 도입한 파운드리 업체는 삼성전자가 유일하다.경계현 삼성전자 디바이스솔루션(DS) 부문장(사장)은 지난달 대전 한국과학기술원(KAIST)에서 열린 경연에서 “2나노 공정부터는 업계 1위도 GAA를 도입할 것”이라며 “5년 안에 기술로 업계 1위를 따라잡겠다”고 밝혔다.

3나노 이하 초미세 공정은 파운드리 산업의 격전지가 될 전망이다. 시장조사기관 옴디아에 따르면 올해부터 2026년까지 전 세계 반도체 시장이 연평균 9.1% 성장하는 가운데 파운드리 시장은 연평균 12.9%씩 성장할 것으로 예상된다. 특히 3나노 이하 공정이 전체 파운드리 매출에서 차지하는 비중은 같은 기간 8%에서 24.4%로 증가할 것으로 예상된다. 3나노 이하 공정 매출은 연평균 65.3% 성장할 것으로 추정된다.

삼성전자는 팹리스(반도체 설계 전문 회사) 고객의 효율적 제품 설계를 지원하기 위해 반도체 설계자산(IP) 확보에도 노력 중이다. 삼성 파운드리는 현재 50개 글로벌 IP 파트너와 4500개 이상의 IP를 확보하고 있다.

다만 파운드리 시장점유율에서는 TSMC가 삼성전자를 월등히 앞서고 있다. 대만 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 TSMC와 삼성전자의 시장 점유율 격차는 작년 4분기 42.7%포인트에서 올해 1분기 47.7%포인트로 더 벌어졌다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 포럼 기조연설에서 “많은 고객사들이 자체 제품과 서비스에 최적화된 인공지능 전용 반도체 개발에 적극 나서고 있다”며 “삼성전자는 인공지능 반도체에 가장 최적화된 GAA 트랜지스터 기술을 계속 혁신해 나가며 기술 패러다임 변화를 주도하겠다”고 말했다.