^{※ 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.

^{※ 쉘퍼스트 전략: 클린룸을 선제적으로 건설하고, 향후 시장 수요와 연계한 탄력적인 설비 투자로 안정적인 생산 능력을 확보해 고객 수요에 적극 대응하는 전략}

삼성전자는 ‘경계를 넘어서는 혁신(Innovating Beyond Boundaries)’을 주제로, 인공지능(AI) 시대 최첨단 반도체 한계를 극복할 다양한 방법을 제시했다.

특히, 최첨단 2나노 공정의 응용처 확대와 첨단 패키지 협의체 ‘MDI(Multi Die Integration) Alliance’ 출범, 올해 하반기 평택 3라인 파운드리 제품 양산 등을 통해 파운드리 사업 경쟁력을 강화해 나가겠다고 밝혔다.

이번 행사에는 파운드리 사업부 주요 고객과 파트너 총 700여 명이 참석했고, 38개 파트너는 행사장에 부스를 마련해 최신 파운드리 기술 트렌드를 공유했다.

삼성전자 파운드리사업부 최시영 사장은 기조연설을 통해 “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 인공지능 기술 패러다임 변화를 주도하겠다”고 말했다.

^{※ GAA(Gate All Around): GAA 기술은 게이트의 면적이 넓어지며 공정 미세화에 따른 트랜지스터 성능 저하를 극복하고 데이터 처리 속도와 전력 효율을 높이는 차세대 반도체 핵심 기술}

파운드리 기술 혁신으로 선단 공정 리더십 강화…2나노 응용처 확대

삼성전자는 이번 포럼에서 2나노 양산 계획과 성능을 구체적으로 밝혔다.

삼성전자는 2025년 모바일 향 중심으로 2나노 공정(SF2)을 양산하고, 2026년 고성능 컴퓨팅(HPC)향 공정, 2027년 오토모티브향 공정으로 확대한다. 최첨단 SF2 공정은 SF3 대비 성능 12%, 전력효율 25% 향상, 면적 5% 감소한다.

또한, 1.4나노 공정은 계획대로 2027년 양산한다.

다양한 고객 수요 충족을 위한 스페셜티 공정 경쟁력 지속

삼성전자는 컨슈머, 데이터센터, 오토모티브 향으로 2025년 8인치 GaN(질화갈륨) 전력반도체 파운드리 서비스를 시작한다.

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

삼성전자는 차세대 6세대 이동통신(6G) 선행 기술 확보를 위해 5나노 RF(Radio Frequency) 공정도 개발해 2025년 상반기에 양산한다. 5나노 RF 공정은 기존 14나노 대비 전력효율은 40% 이상 향상, 면적은 50% 감소한다.

또한, 현재 양산 중인 8나노, 14나노 RF 공정을 모바일 외 오토모티브 등 다양한 응용처로 확대해 나갈 계획이다.

고객 수요에 신속, 탄력적 대응 위한 ‘쉘퍼스트’ 라인운영 단계별 시행

삼성전자는 시장과 고객 수요에 신속하고 탄력적으로 대응하기 위해 평택과 테일러에 반도체 클린룸을 선제적으로 건설하고 있으며, 2027년 클린룸의 규모는 2021년 대비 7.3배 확대된다.

삼성전자는 올해 하반기 한국 평택 3라인에서 모바일 등 다양한 응용처의 파운드리 제품을 본격 양산할 계획이다. 또한, 현재 건설중인 미국 테일러 1라인을 계획대로 올해 하반기에 완공하고, 내년 하반기에 본격 가동할 예정이다.

또한, 삼성전자는 평택과 테일러에 이어 국가산업단지로 조성중인 용인으로 생산거점을 확대해 나갈 계획이다.

최첨단 패키지 협의체 구축…비욘드 무어(Beyond Moore) 시대 선도

삼성전자는 글로벌 SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem) 파트너, 메모리, 패키지 기판, 테스트 분야 기업과 함께 최첨단 패키지 협의체 MDI(Multi Die Integration) Alliance 출범을 주도한다.

‘MDI(Multi Die Integration) Alliance’는 2.5D/3D 이종집적(Heterogeneous Integration) 패키지 기술 생태계 구축을 통한 적층 기술 혁신을 이어가는 한편, 파트너와 함께 ‘최첨단 패키지 One-stop 턴키 서비스’를 제공해 비욘드 무어 시대를 선도한다.

^{※ 이종집적 패키지 기술: 서로 다른 기능을 가진 반도체를 하나의 반도체처럼 동작하도록 하는 패키지 기술}

특히, 고성능 컴퓨팅(HPC), 오토모티브 등 응용처 별 차별화된 패키지 솔루션을 개발해 다양한 시장과 고객의 요구 사항을 만족시켜 나갈 계획이다.

삼성 파운드리 생태계 확대…글로벌 IP 파트너와 팹리스 총력 지원

삼성전자는 28일(현지시간) ‘혁신의 속도를 가속화한다(Accelerate the Speed of Innovation)’을 주제로 ‘SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem) 포럼’도 개최한다.

‘SAFE 포럼’은 삼성 파운드리의 고객과 파트너사가 모여 첨단 파운드리 기술과 트렌드를 공유하는 행사로, 삼성전자는 각 분야 파트너사들이 서로의 솔루션을 설명하고 협의할 수 있는 기회를 제공한다.

삼성전자는 100여 개의 SAFE 파트너와 함께 ‘고객의 성공’이라는 공동 목표를 추진하고 있다.

삼성전자는 파트너간 지속 가능한 관계 구축과 강화를 지원하며, 이를 통해 8인치 공정부터 최신 GAA 공정까지 팹리스 고객의 제품 설계 인프라를 발전시키고 있다.

23개의 삼성 파운드리 EDA(전자설계자동화) 파트너는 80개 이상의 전자설계툴을 제공하고 있으며, 10개 OSAT 파트너와 함께 2.5D/3D 패키지 설계에 필요한 솔루션을 집중 개발 중이다.

^{※ EDA(Electronic Design Automation): 반도체 칩을 설계하는 데 사용하는 소프트웨어
※ OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly And Test): 반도체 패키지 및 테스트 수탁기업}

또한, 삼성 파운드리 공정에 대한 이해도가 높은 9개 DSP 파트너 뿐만 아니라, 9개 클라우드 파트너와 함께 스타트업을 포함한 다양한 고객들에게 제품 설계 서비스를 지원한다.

^{※ DSP (Design Solution Partner): 팹리스가 만든 설계도면을 파운드리 공정에 최적화하는 서비스를 제공하는 회사}

삼성전자는 50개 글로벌 IP 파트너와 4,500개 이상의 IP를 확보했다.

^{※ IP(반도체 설계자산, Intellectual Property): 반도체의 특정 기능을 회로로 구현한 설계 블록으로, 반도체 설계에 필수 요소}

삼성전자는 LPDDR5x, HBM3P, PCIe Gen6, 112G SerDes 등 SF2 공정에 사용할 최첨단 고속 인터페이스 IP를 내년 상반기까지 확보할 계획이며,
IP 파트너와의 장기 협력을 추진해 AI, HPC, 오토모티브 고객의 광범위한 요구에 대응하고, IP별 다수의 글로벌 파트너들과의 협력을 추진한다.

^{※ HBM(High Bandwidth Memory): 고대역폭 메모리 반도체
※ PCIe(Peripheral Component Interconnect Express): 2002년 PCI SIG가 규정한 직렬 전송 방식의 인터페이스. 넓은 대역폭, 확장성, 빠른 응답속도, 향상된 에너지 효율이 장점
※ SerDes(Serializer-Deserializer): 직렬-병렬 전환기. 대량의 데이트를 고속으로 전송할 수 있는 인터페이스}

삼성전자 파운드리사업부 계종욱 부사장은 “삼성전자는 SAFE 파트너와 협력해 최첨단 공정 및 이종 집적 기술 도입에 따라 높아지는 설계 복잡도를 최소화하고 있다”며 “이번 포럼을 계기로 SAFE 생태계의 양적, 질적 성장을 이루며 고객의 혁신과 성공을 지원하겠다”고 밝혔다.

한편, 삼성전자는 7월 4일 한국에서 ‘삼성 파운드리 포럼’과 ‘SAFE 포럼’을 진행하고 하반기에는 유럽과 아시아 지역으로 삼성 파운드리 포럼을 개최해 지역별 고객 맞춤형 솔루션을 소개할 예정이다.

▲ 삼성전자가 27일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 개최한 ‘삼성 파운드리 포럼 2023’에서 삼성전자 파운드리사업부 최시영 사장이 기조연설을 하고 있다.

▲ 삼성전자가 27일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 개최한 ‘삼성 파운드리 포럼 2023’에서 고객과 파트너가 대화를 나누고 있다.

▲ 삼성전자가 27일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 개최한 ‘삼성 파운드리 포럼 2023’에서 고객과 파트너가 최시영 사장의 기조연설을 기다리고 있다.

이 날 행사는 산업통상자원부 이창양 장관, 협력사, 팹리스, 삼성전자 DS부문장 경계현 대표이사(사장)와 임직원 등 100여 명이 참석해 3나노 GAA 연구개발과 양산에 참여한 임직원들을 격려했다.
※ 대덕전자 김영재 대표이사, 동진쎄미켐 이준혁 대표이사, 솔브레인 정현석 대표이사,
원세미콘 김창현 대표이사, 원익IPS 이현덕 대표이사, 피에스케이 이경일 대표이사,
케이씨텍 고상걸 부회장, 텔레칩스 이장규 대표이사

삼성전자 파운드리사업부는 ‘혁신적인 기술력으로 세계 최고를 향해 나아가겠습니다’라는 자신감과 함께, 3나노 GAA 공정 양산과 선제적인 파운드리 기술로 사업 경쟁력을 강화해 나가겠다는 포부를 밝혔다.

삼성전자 파운드리사업부 기술개발실장 정기태 부사장은 기술 개발 경과보고를 통해 파운드리사업부, 반도체연구소, 글로벌 제조&인프라총괄 등 사업부를 넘어선 협업으로 기술개발 한계를 극복한 점을 강조하는 등 개발에서부터 양산에 이르기까지의 과정을 설명했다.

이어 삼성전자 DS부문장 경계현 대표이사는 “삼성전자는 이번 제품 양산으로 파운드리 사업에 한 획을 그었다”고 임직원들을 격려하며, “핀펫 트랜지스터가 기술적 한계에 다다랐을 때 새로운 대안이 될 GAA 기술의 조기 개발에 성공한 것은 무에서 유를 창조하는 혁신적인 결과”라고 말했다.

산업통상자원부 이창양 장관은 축사에서 삼성전자 임직원과 반도체 산업계의 노고에 감사를 표하고, “치열한 미세공정 경쟁에서 앞서기 위해 삼성전자와 시스템반도체 업계, 소부장 업계가 힘을 모아달라”고 당부하며, “정부도 지난주 발표한 『반도체 초강대국 달성전략』을 바탕으로 민간 투자 지원, 인력 양성, 기술 개발, 소부장 생태계 구축에 전폭적인 노력을 아끼지 않을 것”이라 강조했다.

삼성전자는 GAA 트랜지스터 구조 연구를 2000년대 초부터 시작했으며, 2017년부터 3나노 공정에 본격 적용해 지난달 세계 최초로 GAA 기술이 적용된 3나노 공정 양산을 발표했다.

삼성전자는 3나노 GAA 공정을 고성능 컴퓨팅(HPC)에 처음으로 적용하고, 주요 고객들과 모바일 SoC 제품 등 다양한 제품군에 확대 적용을 위해 협력하고 있다.

행사에 참석한 국내 반도체 장비 업체 원익IPS 이현덕 대표이사는 “삼성전자와 함께 3나노 GAA 파운드리공정 양산을 준비하며 원익아이피에스 임직원의 역량도 한 층 더 강화됐다”며 “앞으로도 국내 반도체 장비 산업 발전을 위해 삼성전자와 함께 최선의 노력을 다하겠다”고 밝혔다.

또한, 국내 팹리스 업체 텔레칩스 이장규 대표이사는 “텔레칩스는 삼성전자의 초미세공정을 활용한 미래 제품 설계에 대한 기대감이 크다”며 “삼성전자는 초미세 파운드리 공정을 국내 팹리스에 적극 제공하며 팹리스가 제품 설계 범위를 넓혀갈 수 있도록 다양한 지원책을 제공하고 있다”고 말했다.

한편, 삼성전자는 화성캠퍼스에서 3나노 GAA 파운드리 공정 제품 양산을 시작했으며, 향후 평택캠퍼스까지 확대해 나갈 예정이다.

▲왼쪽부터 삼성전자 경계현 대표이사, 산업통상자원부 이창양 장관, 삼성전자 파운드리사업부 최시영 사장

▲왼쪽부터 삼성전자 경계현 대표이사, 산업통상자원부 이창양 장관, 삼성전자 파운드리사업부 최시영 사장

3나노 공정은 반도체 제조 공정 가운데 가장 앞선 기술이며, 차세대 트랜지스터 구조인 GAA 신기술을 적용한 3나노 공정 파운드리 서비스는 전 세계 파운드리 업체 중 삼성전자가 유일하다.

삼성전자는 3나노 공정의 고성능 컴퓨팅(HPC, High-Performance Computing)용 시스템 반도체를 초도 생산한데 이어, 모바일 SoC 등으로 확대해 나갈 예정이다.

삼성전자 파운드리사업부장 최시영 사장은 “삼성전자는 파운드리 업계 최초로 ‘하이-케이 메탈 게이트(High-K Metal Gate)’, 핀펫(FinFET), EUV 등 신기술을 선제적으로 도입하며 빠르게 성장해 왔고, 이번에 MBCFET GAA기술을 적용한 3나노 공정의 파운드리 서비스 또한 세계 최초로 제공하게 됐다”며, “앞으로도 차별화된 기술을 적극 개발하고, 공정 성숙도를 빠르게 높이는 시스템을 구축해 나가겠다”고 밝혔다.
* High-K Metal Gate: 공정이 미세화 될수록 증가하는 누설전류를 효과적으로 줄일 수 있도록 절연 효과가 높은 High-K 물질을 게이트에 적용하는 기술
* MBCFET: Multi-Bridge Channel Field Effect Transistor

□ 나노시트 형태의 독자적인 MBCFET GAA 기술 세계 첫 적용

삼성전자는 이번에 반도체를 구성하는 트랜지스터에서 전류가 흐르는 채널(Channel) 4개면을 게이트(Gate)가 둘러 싸는 형태인 차세대 GAA 기술을 세계 최초로 적용했다.

채널의 3개면을 감싸는 기존 핀펫 구조와 비교해, GAA 기술은 게이트의 면적이 넓어지며 공정 미세화에 따른 트랜지스터 성능 저하를 극복하고 데이터 처리 속도와 전력 효율을 높이는 차세대 반도체 핵심 기술로 손꼽힌다.

또한 삼성전자는 채널을 얇고 넓은 모양의 나노시트(Nanosheet) 형태로 구현한 독자적 MBCFET GAA 구조도 적용했다.

나노시트의 폭을 조정하면서 채널의 크기도 다양하게 변경할 수 있으며, 기존 핀펫 구조나 일반적인 나노와이어(Nanowire) GAA 구조에 비해 전류를 더 세밀하게 조절할 수 있어 고성능·저전력 반도체 설계에 큰 장점이 있다.

□ 설계 공정 기술 최적화를 통한 극대화된 PPA 구현

삼성전자는 나노시트 GAA 구조 적용과 함께 3나노 설계 공정 기술 공동 최적화(DTCO, Design Technology Co-Optimization)를 통해 PPA(Power:소비전력, Performance:성능, Area:면적)를 극대화했다.

삼성전자 3나노 GAA 1세대 공정은 기존 5나노 핀펫 공정과 비교해 전력 45% 절감, 성능 23% 향상, 면적 16% 축소되었고, 이어 GAA 2세대 공정은 전력 50% 절감, 성능 30% 향상, 면적 35% 축소된다.

삼성전자는 앞으로 고객 요구에 최적화된 PPA, 극대화된 전성비(단위 전력당 성능)를 제공하며, 차세대 파운드리 서비스 시장을 주도해 나갈 계획이다.

□ SAFE 파트너와 지난해부터 3나노 설계 인프라/서비스 제공

공정이 미세화되고 반도체에 더 많은 기능과 높은 성능이 담기면서, 칩의 설계와 검증에도 점점 많은 시간이 소요된다.

삼성전자는 시높시스(Synopsys), 케이던스(Cadence) 등 SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem) 파트너들과 함께 3나노 공정 기반의 반도체 설계 인프라/서비스를 제공함으로써, 고객들이 빠른 시간에 제품 완성도를 높일 수 있도록 시스템을 강화해 나갈 계획이다.

상카 크리슈나무티(Shankar Krishnamoorthy) 시높시스 실리콘 리얼라이제이션그룹(Silicon Realization Group) 총괄 매니저는 “시높시스는 삼성전자와 장기적·전략적 협력관계를 유지하고 있다. 삼성전자와의 GAA기반 3나노 협력은 향후 시높시스의 디지털 디자인, 아날로그 디자인, IP 제품으로 계속 확장되어, 주요 고성능 컴퓨팅 어플리케이션을 위한 차별화된 SoC를 제공할 것이다”고 말했다.

톰 베클리(Tom Beckley) 케이던스 Custom IC&PCB 그룹 부사장 겸 총괄 매니저는 “삼성전자 3나노 GAA 기반 제품 양산을 축하하며, 케이던스는 삼성전자와 협력해 자동화된 레이아웃으로 회로 설계와 시뮬레이션에서 생산성을 높일 수 있는 서비스를 제공한다. 케이던스는 더 많은 테이프아웃(설계 완료) 성공을 위해 삼성전자와 협력을 계속해 나가겠다”고 말했다.

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

▲삼성전자 파운드리사업부 (좌측부터) 정원철 상무, 구자흠 부사장, 강상범 상무가 화성캠퍼스 3나노 양산라인에서 3나노 웨이퍼를 보여주고 있다.

삼성전자는 23일(현지시각) 미국 텍사스 주지사 관저에서 김기남 삼성전자 대표이사 부회장, 그렉 애벗(Greg Abbott) 텍사스 주지사, 존 코닌(John Cornyn) 상원의원 등 관계자들이 참가한 가운데 기자회견을 갖고 선정 사실을 발표했다.

테일러市에 세워지는 신규 라인은 ’22년 상반기에 착공해 ’24년 하반기 목표로 가동될 예정으로, 건설·설비 등 예상 투자 규모는 170억 달러에 달한다. 이는 삼성전자의 미국 투자 중 역대 최대 규모이다.

□ 이번 신규 라인에는 첨단 파운드리 공정이 적용될 예정으로 5G, HPC(High Performance Computing), AI(인공지능) 등 다양한 분야의 첨단 시스템 반도체가 생산될 예정이다.

삼성전자는 AI, 5G, 메타버스 관련 반도체 분야를 선도하는 전 세계의 시스템 반도체 고객에게 첨단 미세 공정 서비스를 보다 원활하게 제공할 수 있게 될 것으로 기대된다.

□ 김기남 부회장은 “올해는 삼성전자 반도체가 미국에 진출한 지 25주년이 되는 해로, 이번 테일러市 신규 반도체 라인 투자 확정은 새로운 미래를 준비하는 초석이 될 것”이라며, “신규 라인을 통해 글로벌 반도체 공급망 안정화는 물론, 일자리 창출, 인재양성 등 지역사회의 발전에도 기여할 것”이라고 밝혔다.

[테일러市 선정 배경]

□ 삼성전자는 기존 오스틴 생산라인과의 시너지, 반도체 생태계와 인프라 공급 안정성, 지방 정부와의 협력, 지역사회 발전 등 여러 측면을 종합적으로 고려해 테일러市를 선정했다.

테일러市에 마련되는 약 150만평의 신규 부지는 오스틴 사업장과 불과 25km 떨어진 곳에 위치해 기존 사업장 인근의 인프라를 그대로 활용할 수 있으며, 용수와 전력 등 반도체 생산라인 운영에 필요한 인프라도 우수하다.

또한 텍사스 지역에는 다양한 IT 기업들과 유수 대학들이 있어 파운드리 고객과 우수인재 확보에도 많은 이점이 있다.

테일러市 교육구 정기 기부, 학생들의 현장 인턴십 제도 등 인재 양성을 통한 지역사회와 동반성장 효과도 기대된다.

[라인 신설 의미와 기대효과]

□ 테일러市에 들어서는 신규 라인은 평택 3라인과 함께 삼성전자의 ‘시스템반도체 비전 2030’ 달성을 위한 핵심 생산기지 역할을 할 전망이다.

이번 라인 건설로 기흥/화성-평택-오스틴/테일러를 잇는 삼성전자의 글로벌 시스템 반도체 생산 체계가 강화되며 고객사 수요에 대한 보다 신속한 대응은 물론 신규 고객사 확보에도 기여할 것으로 기대된다.

나아가 글로벌 반도체 공급망 안정화와 함께, 장기적으로 다양한 신규 첨단 시스템 반도체 수요에 대한 대응 능력을 확대해 4차 산업혁명 가속화 등 차세대 IT 산업 발전에 기여할 것이라는 전망이다.

삼성전자는 지난 5월 워싱턴DC에서 열린 ‘한미 비즈니스 라운드 테이블’ 행사에서 첨단 제조 분야 공급망 구축을 통해 양국 경제에 기여할 수 있도록 미국에 파운드리 반도체 공장을 건설하겠다는 계획을 밝힌 바 있다.

□ 그렉 애벗 텍사스 주지사는 “삼성전자와 같은 기업들이 계속해서 텍사스에 투자하는 이유는 텍사스가 갖고 있는 세계 최고 수준의 비즈니스 환경과 뛰어난 노동력 때문”이라며 “삼성전자의 신규 테일러 반도체 생산시설은 텍사스 중부 주민들과 가족들에게 수많은 기회를 제공하고, 텍사스의 특출한 반도체산업 경쟁력을 이어가는 데 중요한 역할을 할 것”이라고 밝혔다.

또 “텍사스가 첨단 기술분야의 리더는 물론 역동적인 경제 강자로 거듭날 수 있도록 우리의 파트너십을 확대해 나가길 기대한다”고 덧붙였다.

▲ 첫 줄 왼쪽부터 존 코닌 상원의원, 그랙 애벗 텍사스 주지사, 김기남 삼성전자 부회장

▲ 왼쪽부터 그랙 애벗 텍사스 주지사, 김기남 삼성전자 부회장

▲ 첫 줄 왼쪽부터 존 코닌 상원의원, 그랙 애벗 텍사스 주지사, 김기남 삼성전자 부회장, 브랜트 라이델 테일러시장(존 코닌 상원의원 뒤), 존 카터 하원의원(그랙 애벗 주지사 뒤), 마이클 맥컬 하원의원(김기남 부회장 오른쪽), 최시영 삼성전자 파운드리사업부장 사장(존 카터 하원의원 뒤), 빌 그라벨 윌리엄슨카운티장(최시영 사장 오른쪽)

▲ 그랙 애벗 텍사스 주지사, 김기남 삼성전자 부회장(※ 주지사 트위터 제공)

삼성전자는 13일 평택캠퍼스에서 열린 ‘K-반도체 벨트 전략 보고대회’에서 향후 2030년까지 시스템반도체 분야에 대한 추가 투자계획을 발표했다.

□ ‘시스템반도체 비전 2030’ 투자 계획, 133조원에서 171조원으로 확대

시스템반도체 리더십 조기 확보를 위해 ‘시스템반도체 비전 2030’ 발표 당시 수립한 133조원의 투자계획에 38조원을 추가해 2030년까지 총 171조원을 투자하고 첨단 파운드리 공정 연구개발과 생산라인 건설에 더욱 박차를 가한다.

2019년 4월 정부는 삼성전자 화성사업장에서 ‘시스템반도체 비전 선포식’을 열고 시스템반도체 육성을 통해 종합 반도체 강국으로 거듭나겠다는 계획을 밝혔다. 삼성전자는 이때 ‘시스템반도체 비전 2030’을 제시하며 133조원 투자계획을 발표했다.

비전 선포식 이후 지난 2년간 삼성전자를 비롯한 반도체 제조 기업과 팹리스, 공급망의 핵심인 소재∙부품∙장비 업체, 우수 인재 육성을 담당하는 학계 등 우리나라 반도체 생태계 주요 구성원 간의 상호 협력이 활성화되며 비전 달성을 위한 기반도 착실히 다져졌다.

최근 모든 산업영역에서 전례 없는 반도체 부족 사태가 빚어지고 각국 정부가 미래 산업의 핵심인 반도체 공급망 유치를 위해 경쟁하는 상황에서 삼성전자의 시스템반도체 투자 확대는 ‘K-반도체’의 위상을 한층 더 높이는 데 기여할 것으로 기대된다.

□ 2022년 하반기 평택 3라인 완공… 최첨단∙세계 최대 반도체 클러스터

2022년 하반기 완공될 평택 3라인의 클린룸 규모는 축구장 25개 크기이다. 현존하는 최첨단의 기술이 적용된 팹으로, EUV 기술이 적용된 14나노 D램과 5나노 로직 제품을 양산한다. 모든 공정은 스마트 제어 시스템에 의해 전자동으로 관리된다.

평택캠퍼스는 세계 최대 규모의 반도체 클러스터로서 최첨단 제품을 양산하는 전초기지이자 글로벌 반도체 공급기지로서의 주도적 역할이 더욱 강화될 전망이다.

삼성전자는 앞으로 ▲차세대 D램에 EUV 기술을 선도적으로 적용해 나가고 ▲또 메모리와 시스템반도체를 융합한 ‘HBM-PIM’ ▲D램의 용량 한계를 극복할 수 있는 ‘CXL D램’ 등 미래 메모리 솔루션 기술 개발에도 박차를 가하며 ‘초격차 세계 1위’ 위상을 강화할 계획이다.

이날 행사에서 삼성전자 김기남 부회장은 “한국이 줄곧 선두를 지켜온 메모리 분야에서도 추격이 거세다”며 “수성에 힘쓰기보다는, 결코 따라올 수 없는 ‘초격차’를 벌리기 위해 삼성이 선제적 투자에 앞장 서겠다”고 강조했다.

□ 반도체 생태계 육성을 위한 상생협력과 지원∙투자 강화

국내 반도체 생태계의 발전을 위한 상생협력과 지원∙투자도 더욱 확대한다.

삼성전자는 시스템반도체 생태계 육성을 위해 팹리스 대상 IP 호혜 제공, 시제품 생산 지원, 협력사 기술교육 등 다양한 상생 활동을 더욱 확대하고 공급망 핵심인 소재∙부품∙장비 업체는 물론 우수 인재 육성을 위한 학계와의 협력을 더욱 강화해 나갈 예정이다.

특히 파운드리 분야는 사업이 커지면 커질수록 국내 팹리스 기업들의 성장 가능성이 커지고, 많은 팹리스 창업이 이뤄지며 전반적인 시스템 반도체 산업의 기술력이 업그레이드되는 부가 효과를 유발한다.

삼성전자의 파운드리 사업 확대는 5G, AI, 자율주행 등 우리나라 미래 산업의 밑거름 역할을 할 것으로 기대된다.

삼성전자 김기남 부회장은 “지금 대한민국의 반도체 산업은 거대한 분수령 위에 서 있고 대격변을 겪는 지금이야말로 장기적인 비전과 투자의 밑그림을 그려야 할 때”라며 “우리가 직면한 도전이 크지만 현재를 넘어 미래를 향해 담대히 나아갈 것”이라고 밝혔다.

삼성전자는 올해 2월 EUV 전용 화성 ‘V1 라인’ 가동에 이어 평택까지 파운드리 라인을 구축하며 모바일, HPC(High Performance Computing), AI 등 다양한 분야로 초미세 공정 기술 적용 범위를 확대해 나가고 있다.

이번 투자는 삼성전자가 작년 4월 발표한 ‘반도체 비전 2030’ 관련 후속 조치의 일환으로, 삼성전자는 시스템 반도체 분야에서 글로벌 1위를 달성하기 위한 세부 전략을 실행하고 있다.

삼성전자는 이달 평택 파운드리 라인 공사에 착수했으며, 2021년 하반기부터 본격 가동할 계획이다.

삼성전자는 2019년 화성 S3 라인에서 업계 최초로 EUV 기반 7나노 양산을 시작한 이후, 2020년 V1 라인을 통해 초미세 공정 생산 규모를 지속 확대해 왔다. 여기에 2021년 평택 라인이 가동되면 7나노 이하 초미세 공정 기반 제품의 생산 규모는 더욱 가파르게 증가할 전망이다.

또한 삼성전자는 생산성을 더욱 극대화한 5나노 제품을 올해 하반기에 화성에서 먼저 양산한 뒤, 평택 파운드리 라인에서도 주력 생산할 예정이다.

삼성전자 DS부문 파운드리사업부 정은승 사장은 “5나노 이하 공정 제품의 생산 규모를 확대해 EUV 기반 초미세 시장 수요 증가에 적극 대응해 나갈 것”이라며, “전략적 투자와 지속적인 인력 채용을 통해 파운드리 사업의 탄탄한 성장을 이어나갈 것”이라고 밝혔다.

글로벌 파운드리 시장은 5G, HPC, AI, 네트워크 등 신규 응용처 확산에 따라 초미세 공정 중심의 성장이 예상되며, 삼성전자는 프리미엄 모바일 칩을 필두로 하이엔드 모바일 및 신규 응용처로 첨단 EUV 공정 적용을 확대해 나간다는 전략이다.

▲ 삼성전자 평택캠퍼스 항공 사진

삼성전자와 바이두의 첫 파운드리 협력으로 삼성전자는 클라우드, 엣지컴퓨팅 등에 활용될 수 있는 AI 칩까지 파운드리 사업의 영역을 확대해 나가고 있다.

특히 양사는 이번 제품의 개발부터 생산까지 긴밀하게 협조했다.

바이두의 ‘KUNLUN(818-300, 818-100)’은 클라우드부터 엣지컴퓨팅까지 다양한 분야의 AI에 활용될 수 있는 인공지능 칩으로, 바이두의 자체 아키텍처 ‘XPU’와 삼성전자의 14나노 공정, I-Cube(Interposer-Cube) 패키징 기술을 적용해 고성능을 구현한 제품이다.

※ KUNLUN : 512GBps 대역폭, 260TOPS(Tera Operations Per Second, 150W) 구현

삼성전자는 HPC(High Performance Computing)에 최적화된 파운드리 솔루션을 적용해 기존 솔루션 대비 전력(PI, Power Integrity)과 전기 신호(SI, Signal Integrity) 품질을 50% 이상 향상시켰다.

이는 칩에 신호가 전달될 때 발생하는 노이즈를 개선함으로써 전압을 일정하게 유지해 회로가 보다 안정적으로 구동될 수 있도록 했다는 뜻이다.

I-Cube(Interposer-Cube)는 SoC 칩과 HBM(고대역폭 메모리) 칩을 실리콘 인터포저(Si-Interposer) 위에 집적하는 삼성전자의 차별화된 2.5D 패키징 기술이다. 이 기술은 각각의 칩을 1개의 패키지 안에 배치해 전송 속도는 높이고 패키지 면적은 줄일 수 있는 점이 특징이다.

바이두의 AI 반도체 개발을 총괄하는 오양지엔(OuYang Jian) 수석 아키텍트는 “KUNLUN의 성공적인 개발로 HPC 업계를 선도하게 되어 기쁘다”라며, “KUNLUN은 높은 성능과 신뢰성을 목표로 하는 매우 도전적인 프로젝트였으며, 삼성의 HPC용 파운드리 솔루션을 통해 우리가 원하는 결과를 얻을 수 있었다”라고 밝혔다.

삼성전자 파운드리사업부 마케팅팀 이상현 상무는 “모바일 제품을 시작으로 이번에 HPC 분야까지 파운드리 영역을 확대하게 됐다”라며, “향후에도 에코시스템을 통한 설계 지원, 5/4나노 미세 공정과 차세대 패키징 기술 등 종합 파운드리 솔루션을 제공할 것”이라고 말했다.

삼성전자는 앞으로도 다양한 응용처에서 전략적 파운드리 협력을 지속적으로 확대해 나간다는 전략이다.

▲ 바이두 AI칩 ‘쿤룬(KUNLUN)’

IEDM은 ISSCC(International Solid-State Circuit Conference), VLSI(Very Large Scale Integration) 학회와 함께 세계 3대 반도체 학회 중 하나로 전 세계의 반도체 전문가들이 참석한다.

정은승 사장은 기조연설을 통해 4차 산업혁명 시대에 급증하는 데이터를 처리하기 위해서는 반도체 집적도를 높여 성능과 전력효율을 지속적으로 향상시켜야 하며, 이를 위해서는 EUV 노광기술, STT-MRAM 등 첨단 파운드리 기술의 진화가 중요하다고 강조했다.

또한 자율주행 자동차, 스마트 홈 등 새로운 아이디어들을 실제로 구현하기 위해서는 높은 수준의 반도체 기술이 필요하며, 향후 파운드리 사업은 반도체를 위탁 제조하는 기존의 역할을 강화할 뿐 아니라 고객 요청에 따라 디자인 서비스부터 패키지/테스트까지 협력을 확대하게 될 것이라고 밝혔다.

정은승 사장은 업계의 기술 트렌드와 더불어 GAA(Gate-All-Around) 트랜지스터 구조를 적용한 3나노 공정 등 삼성전자의 최근 연구 성과도 함께 공개해 참석자들의 큰 관심을 받았다. 삼성전자는 현재 3나노 공정의 성능 검증을 마치고 기술 완성도를 높여가고 있다.

정은승 사장은 기조연설을 마무리 하면서 “최근 반도체 업계의 다양한 기술 성과는 장비와 재료 분야의 협력 없이는 불가능했다”며, “앞으로도 업계, 연구소, 학계의 경계 없는 협력이 반드시 필요하다”고 강조했다.

한편 삼성전자는 ‘삼성 파운드리 포럼’과 삼성전자 파운드리 에코시스템(SAFE, Samsung Advanced Foundry Ecosystem) 등을 통해 글로벌 고객 및 파트너와 협력하며, 첨단 공정 생태계를 강화해 나가고 있다.