이날 삼성전자는 최첨단 2나노 공정부터 8인치 웨이퍼를 활용한 레거시 공정에 이르기까지 다양한 맞춤형 솔루션을 선보였으며, SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem) 파트너들은 부스 전시를 통해 최신 파운드리 기술 트렌드와 향후 발전 방향을 공유했다.

삼성전자는 지난 9월 초 IAA 행사에 이어 이번 포럼에서도 유럽 고객과의 협력을 확대하며 전장 분야 핵심 파트너로서의 입지를 강화해 나가고 있다.

삼성전자 파운드리사업부 최시영 사장은 “차량용 반도체 시장에 최적화된 공정을 적기에 개발해 자율주행 단계별 인공지능(AI) 반도체부터 전력반도체, MCU(Micro Controller Unit) 등을 고객 요구에 맞춰 양산해 나갈 계획”이라며 “삼성전자만의 차별화된 파운드리 솔루션으로 전기차와 자율주행차 시대를 선도해 나갈 것”이라고 밝혔다.

5나노 eMRAM 개발, BCD 공정 확대 등 전장 솔루션 포트폴리오 확대

삼성전자가 최첨단 2나노 전장 솔루션 양산 준비를 2026년 완료하는 한편, 차세대 eMRAM(embedded Magnetic Random Access Memory, 내장형 MRAM)과 8인치 BCD 공정 포트폴리오를 확대한다.

^{* BCD 공정: Bipolar(아날로그 신호제어), CMOS(디지털 신호제어), DMOS(고전압 관리) 트랜지스터를 하나의 칩에 구현한 것으로, 주로 전력 반도체 생산에 활용됨}

삼성전자는 이번 포럼에서 업계 최초로 5나노 eMRAM 개발 계획을 밝히는 등 차세대 전장 파운드리 기술을 선도하겠다는 포부를 밝혔다.

eMRAM은 빠른 읽기와 쓰기 속도를 기반으로 높은 온도에서도 안정적으로 동작 가능한 전장용 차세대 핵심 메모리 반도체이다.

삼성전자는 2019년 업계 최초로 28나노 FD-SOI 공정 기반 eMRAM을 탑재한 제품을 양산한 바 있으며, 현재 2024년 완료를 목표로 AEC-Q100 Grade 1에 맞춰 핀펫(FinFET) 공정 기반 14나노 eMRAM을 개발 중이다.

^{* FD-SOI(완전공핍형 실리콘 온 인슐레이터): 실리콘 웨이퍼 위에 전기가 통하지 않는 절연막(SiO2)을 형성하고 그 위에 트랜지스터를 구성하는 기술로 트랜지스터 동작시 발생하는 누설 전류를 크게 줄일 수 있음* AEC-Q100(Automotive Electronic Council): 자동차 부품 협회에서 자동차 전자 부품에 대한 신뢰성 평가 절차 및 기준을 규정한 것으로 전 세계에서 통용되는 기준, Auto Grade는 온도 기준에 따라 0~3 단계로 나뉨}

또한, 2026년 8나노·2027년 5나노까지 eMRAM 포트폴리오를 확대할 계획이다. 8나노 eMRAM의 경우, 이전 14나노 대비 집적도 30%, 속도 33%가 증가할 것으로 기대된다.

삼성전자는 8인치 BCD 공정 포트폴리오도 강화한다.

삼성전자는 현재 양산 중인 130나노 전장 BCD 공정을 2025년 90나노까지 확대하며, 90나노 전장 BCD 공정은 130나노 대비 약 20% 칩 면적 감소가 기대된다.

또한, DTI(Deep Trench Isolation) 기술을 활용해 전장향 솔루션에 적용되는 고전압을 기존 70볼트(Volt)에서 120볼트로 높일 예정이며, 130나노 BCD 공정에 120볼트를 적용한 공정설계키트(PDK)를 2025년 제공할 계획이다.

^{* DTI(Deep Trench Isolation): 트랜지스터 사이의 간격을 줄이고 전류 누출과 과전류로 인해 소자 특성이 저하되는 현상을 개선시켜, 전력반도체의 성능을 더욱 향상시키는 기술}

20개 파트너와 최첨단 패키지 협의체 구축… 2.5D·3D 패키지 개발

삼성전자가 SAFE 파트너, 메모리, 패키지 기판, 테스트 전문 기업 등 20개 파트너와 함께 최첨단 패키지 협의체 MDI(Multi Die Integration) Alliance 구축했다.

삼성전자는 최첨단 패키지 협의체를 주도하며 전장과 고성능 컴퓨팅(HPC) 등 응용처별 차별화된 2.5D, 3D 패키지 솔루션을 개발해 나갈 예정이다.

한편, 삼성전자는 이번 독일과 미국(6월), 한국(7월) 외 지난 17일, 일본에서도 ‘삼성 파운드리 포럼 2023’을 개최했으며, 오프라인 행사에 참석하지 못한 글로벌 고객을 위해서 11월 2일부터 올해 말까지 삼성전자 반도체 공식 홈페이지에 행사 내용을 공개할 계획이다.

^{※ 삼성 파운드리 포럼 주제: 경계를 넘어서는 혁신(Innovating Beyond Boundaries)※ 삼성 SAFE 포럼 주제: 혁신의 속도를 가속화한다(Accelerate the Speed of Innovation)}

SAFE 파트너와 함께 최첨단 2나노 제품 설계 인프라 발전시켜

삼성전자는 ‘SAFE 포럼’에서 100여 개의 파트너와 함께 ‘고객의 성공’이라는 공동 목표를 제시하며, ‘PDK Prime’ 솔루션 등 8인치부터 최첨단 2나노 GAA 공정까지 팹리스 고객의 최첨단 제품 설계 인프라를 발전시키기 위한 다양한 방법을 공유했다.

^{※ 2023년 파트너 현황: EDA(23개), OSAT(10개), DSP(9개), 클라우드(9개), IP(50개)※ PDK(Process Design Kit): 반도체(공정) 설계 지원 키트}

특히, PDK 사용 편의성을 강화해 고객의 효율적 제품 설계를 지원하는 ‘PDK Prime’ 솔루션을 올해 하반기부터 2나노, 3나노 공정 팹리스 고객에게 제공하며 향후 8인치와 12인치 레거시(Legacy) 공정으로 확대할 계획이다.

삼성전자는 제품 설계 시간을 단축할 수 있는 3개 항목과 설계 정확도를 높일 수 있는 2개 항목, 그리고 PDK 사용 편의성을 강화한 2개 항목을 PDK Prime에 구현했다.

PDK Prime 항목 중 SDVC(Static Device Voltage Checker)는 트랜지스터, 저항, 캐패시터 등 반도체 내부 소자의 전압이 규격안에서 설계 됐는지를 10분 이내 확인할 수 있는 기능으로 기존 대비 90% 이상의 정격 전압 오류 검사 시간을 단축할 수 있다.

국내 주요 팹리스 기업들과의 AI·저전력 반도체 분야 성과 소개

이번 포럼에는 국내 주요 팹리스 기업인 LX세미콘, 리벨리온, 딥엑스(DeepX) 등이 세션 발표자로 참가해 삼성전자 파운드리 공정을 통해 AI·저전력 반도체를 개발한 성과를 소개했다.

국내 최대 팹리스 기업인 LX세미콘의 고대협 연구소장은 “대형화, 고해상도/고화질/고주사율을 요구하는 동시에 전력 소모량이 적은 제품을 찾는 최근 디스플레이 시장의 니즈를 충족하기 위해 삼성전자 파운드리와 8인치 협력을 강화하고 향후 12인치까지 협력을 확대할 계획”이라고 밝혔다.

AI 팹리스 기업인 리벨리온의 박성현 CEO는 “삼성전자 파운드리 5나노 공정에서 제작된 AI 반도체 아톰(ATOM)이 업계 최고 수준의 GPU 성능과 동급 NPU 대비 최대 3.4배 이상의 에너지 효율을 보인다”고 강조했다.

또 다른 AI 팹리스 기업인 딥엑스의 김녹원 CEO는 “다양한 엣지 및 서버 AI 응용 분야에 적합한 고성능 저전력 AI 반도체 4종(DX-L1, DX-L2, DX-M1, DX-H1)을 삼성전자 파운드리 5나노, 14나노, 28나노 공정을 통해 개발했다”고 말했다.

MPW 서비스 확대로 국내외 시스템 반도체 설계 역량 강화

삼성전자는 최첨단 MPW 서비스 현황과 계획, 국내외 시스템 반도체 연구개발 생태계 강화 방안을 공개했다.

^{※ MPW(Multi Project Wafer): 다품종 소량 생산을 위한 파운드리 형태로, 한 장의 웨이퍼에 다른 종류의 반도체 제품을 함께 생산하는 방식}

삼성전자는 AI, 고성능 컴퓨팅, 모바일 제품 설계에 활용 가능한 첨단 4나노 공정의 MPW 서비스를 지난 4월 처음 시작했으며, 8월과 12월에 걸쳐 올해 세 차례 지원한다.

2024년에는 4나노를 비롯한 MPW 서비스를 올해보다 10% 이상 제공하는 등 국내외 팹리스 고객의 시제품 제작 기회를 지속 확대할 계획이다.

삼성전자는 국내외 대학과의 연구개발 협력도 확대하며, 시스템 반도체 설계 역량 강화에 나선다.

삼성전자는 2021년부터 한국과학기술원(KAIST) 반도체설계교육센터(IDEC)에 28나노 로직(Logic) 공정 MPW 서비스를 무상으로 제공하고 있으며, 올해 하반기부터 협력 범위를 FD-SOI 공정으로 확대하는 등 2021년부터 2026년까지 28나노 MPW 서비스를 총 15회 무상 제공해 600개 반도체 제작을 지원한다.

^{※ FD-SOI(완전공핍형 실리콘 온 인슐레이터): 실리콘 웨이퍼 위에 전기가 통하지 않는 절연막(SiO2)을 형성하고 그 위에 트랜지스터를 구성하는 기술로 트랜지스터 동작시 발생하는 누설 전류를 크게 줄일 수 있음}

삼성전자는 국내 대학과의 추가 협력을 통해 미래 반도체 기술과 인재 양성, 혁신 생태계 구축을 적극 추진한다. 또한, 국내 대학에 제공 중인 14나노 MPW 공정을 해외 대학에도 제공할 계획이다.

최첨단 공정 응용처 HPC·AI로 확대, 고객 수요 탄력적 대응 위한 전략 공개

삼성전자는 2025년 모바일을 중심으로 2나노 공정 양산을 시작해 2027년까지 고성능 컴퓨팅(HPC), 인공지능(AI)으로 응용처를 단계별로 확대하고, 2027년에는 1.4나노 공정을 계획대로 양산한다.

또한, 최첨단 패키지 협의체 MDI(Multi Die Integration) Alliance를 출범해 비욘드 무어(Beyond Moore) 시대를 주도하겠다는 포부를 공유했다.

삼성전자는 2023년 하반기 평택 3라인에서 파운드리 제품을 양산하고 2024년 하반기 테일러 1라인 가동, 2025년 8인치 GaN(질화갈륨) 전력반도체 파운드리 서비스 시작 등 고객 수요에 탄력적으로 대응하기 위한 전략도 밝혔다.

^{※ GaN(질화갈륨): 차세대 전력반도체로 실리콘(Si) 반도체의 한계를 극복해 시스템의 고속 스위칭과 전력 절감을 극대화 가능}

삼성전자 파운드리사업부 최시영 사장은 ‘삼성 파운드리 포럼 2023’ 기조연설에서 “AI 적용 분야가 빠르게 확산되고 있고, 특히 다양한 개별 서비스에 특화된 엣지(Edge)의 폭발적인 성장이 예상된다”며 “삼성전자는 고성능 AI 반도체에 특화된 최첨단 공정과 차별화된 스페셜티 공정, 그리고 글로벌 IP 파트너사와의 긴밀하고 선제적인 협력을 통해 AI 시대 패러다임을 주도해 나가겠다”고 말했다.

한편, 삼성전자는 삼성 파운드리 포럼을 올해 하반기에 유럽과 아시아 지역에서도 개최할 계획이다.

▲ 삼성전자가 4일 삼성동 코엑스에서 개최한 ‘삼성 파운드리/SAFE 포럼’에 고객과 파트너 1,100여명이 참석한 가운데 딥엑스 김녹원 대표, LX세미콘 고대협 연구소장, 삼성전자 파운드리사업부 최시영 사장, 리벨리온 박성현 대표가 기념촬영을 하고 있다. (왼쪽부터)

▲ 삼성전자가 4일 삼성동 코엑스에서 개최한 ‘삼성 파운드리/SAFE 포럼’에 고객과 파트너 1,100여명이 참석한 가운데 최시영 사장이 기조연설을 하고 있는 모습

▲ 삼성전자가 4일 삼성동 코엑스에서 개최한 ‘삼성 파운드리/SAFE 포럼’에서 고객과 파트너가 대화를 나누고 있다.