TSMC 누를 병기..삼성전자, 3나노 차세대공정 상용화 '성큼'

내년도 ISSCC 학회에 3나노 GAA 적용한 S램 개발 성과 발표

삼성전자가 4차원 차세대 기술인 '게이트 올 어라운드(GAA)'를 적용한 3나노미터(3nm·1nm는 10억분의 1m) 시스템반도체용 S램 개발 성과물을 공개한다. 대만 TSMC와 3나노 미세공정 기술경쟁을 벌이는 가운데 삼성전자의 이 성과물이 주목된다.

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삼성전자, 3나노 GAA 적용한 S램 공개…GAA 상용화 '성큼'

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8일 반도체업계에 따르면 삼성전자는 내년 2월 열리는 'ISSCC(국제고체회로학회) 2021'에서 이같은 내용의 논문을 공개한다. 내년 68회를 맞는 ISSCC는 세계 최고 권위의 반도체 집적회로 분야 학회로 글로벌 반도체 기업들이 앞다퉈 신기술을 공개하는 자리다.

삼성전자는 해당 논문을 통해 업계 최초로 3나노 GAA 공정을 사용해 실제 상용화가 가능한 S램을 선보인다. S램의 동작 성능을 더 좋게 하기 위한 회로 기술들(ADBL, ACP)을 도입해 차세대 기술인 GAA의 발빠른 상용화를 가능케 했다는 평가다.

이에 앞서 TSMC는 전년도인 'ISSCC 2020'에서 5나노 핀펫 미세공정을 적용한 S램 개발 성과를 발표한 바 있는데, 삼성전자가 이보다 기술적으로 한걸음 더 나아간 것이다.

S램은 중앙처리장치(CPU)나 AP의 내부와 외부를 이어주는 버퍼 역할을 한다. D램보다 빠르고 성능이 월등하지만 가격이 비싸 용량을 무작정 늘리긴 어렵다. 업체들은 각 공정에서 S램을 테스트로 생산해 해당 공정의 시스템반도체 양산에 문제가 없다는 것을 입증한다.

업계 한 관계자는 "기존 핀펫 기술은 트랜지스터의 게이트를 3면으로 둘러싸는 기술인데 GAA는 4면으로 둘러싸는 한차원 높은 기술"이라며 "삼성전자에서 2년 전 아이디어를 처음 발표했는데 ISSCC에 논문을 게재한다는 건 회로적으로 성숙도가 높아졌다는 의미"라고 설명했다.

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3나노 기술경쟁 격화…GAA 무기 삼아 TSMC 추격

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GAA는 핀펫의 뒤를 잇는 차세대 초미세공정으로도 주목받는다. 윗면·앞면·뒷면 등 총 3면을 트랜지스터의 게이트로 쓰는 핀펫과 달리 게이트의 아랫면까지 쓰는 4차원 방식의 기술이다. 누설 전류를 줄이면서 한층 세밀한 제어가 가능하다.

삼성전자는 3나노 GAA 기술을 무기 삼아 대만 TSMC를 추격하고 있다. 삼성전자는 2018년 파운드리포럼에서 3나노 공정에 GAA 기술을 세계 최초로 도입하겠다고 선포했다. TSMC는 3나노까지 기존 핀펫 공정을 유지하고 2나노부터 GAA 공정을 도입할 것으로 알려졌다.

업계에선 3나노 기술력이 향후 세계 파운드리(반도체 위탁생산) 시장 지배력을 결정할 승부처라고 본다. 삼성전자와 TSMC 모두 2022년 3나노 반도체 양산을 계획한 가운데 삼성전자가 GAA 등 차별화된 기술 도입에 성공해 시장 판도를 흔들 수 있을지 관심이 쏠린다.

업계 관계자는 "삼성전자 3나노 GAA 공정은 아직 로드맵 단계로 구체적인 양산 계획이 나오진 않았지만 기술력이 날로 성숙하고 있다"며 "이 기술이 성공할 경우 칩 사이즈를 줄일 수 있어 미세공정에서 삼성전자가 유리한 위치를 차지할 것"이라고 밝혔다.

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박소연 기자 soyunp@mt.co.kr

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