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[굿모닝경제=오세은 기자] 삼성전자·대만 TSMC 중 누가 먼저 ‘3나노’ 상용화에 나설지 업계의 관심이 모아진다. 삼성과 외신 등을 종합하면 양산 시점은 삼성전자가 앞선다.

14일 업계에 따르면 삼성전자는 올 상반기 게이트-올-어라운드(GAA)를 적용한 3나노 양산에 돌입한다. TSMC는 삼성보다 늦은 올 하반기 양산에 돌입할 전망이다.

나노미터(1nm는 10억 분의 1m)는 반도체 안에서 전기 신호들이 지나가는 길로 전기회로의 선폭을 의미한다. 나노미터 앞에 붙은 숫자가 작을수록 정밀한 기술이며, 숫자가 낮을수록 생산효율이 높아지고 성능도 향상된다.

글로벌 파운드리(위탁생산) 1, 2위를 각각 차지하고 있는 TSMC와 삼성전자가 3나노 경쟁을 본격화했다. 삼성전자는 지난해 10월 ‘삼성 파운드리 포럼 2021’에서 2022년 상반기 3나노 양산을 시작할 것이라고 밝혔다. 대만 IT전문 매체 디지타임즈도 최근 TSMC가 올 하반기 3나노 양산에 돌입할 것이라고 했다.

삼성전자와 TSMC가 3나노 초미세공정 기술 개발에 열을 올리는 두 가지로 압축된다.

먼저 기술측면에서 우위를 가져갈 수 있다는 점이다. 그렇게 되면 기술 주도권으로 시장을 선도할 수 있고, 그런 측면에서 팹리스(반도체 설계전문 업체) 고객사 확보에도 유리하다.

또 하나는 초미세공정을 필요로 하는 분야가 스마트폰 애플리케이션 프로세서(AP) 에서 고성능 컴퓨팅(HPC)나 차량용 반도체 등으로 그 시장이 점차 확대되고 있다는 점이다. 초미세공정 기술을 필요로 하는 시장이 확대되면 이를 생산할 수 있는 TSMC와 삼성전자에겐 호재다. 전 세계에서 7나노 이하 공정 기술을 가진 곳은 삼성전자와 TSMC 뿐이기 때문이다. 

더욱이 3나노 상용화에 먼저 성공한다면 파운드리 최강자 TSMC의 경우 계속해서 독보적인 시장점유율을 유지할 수 있고, TSMC와의 격차를 좁혀야는 삼성전자는 고객사 확보에 유리할 수 있다.

글로벌 완성차 업체나 데이터 센터 등은 탄소감축 과제를 안고 있다. 탄소감축은 초미세공정 반도체를 사용하면 줄일 수 있다. 5나노나 3나노와 같은 초미세공정 반도체를 사용하면 이전 세대 대비 더 높은 성능과 더 낮은 에너지 사용률을 달성할 수 있다.

예를 들어, 10나노 기반 스마트폰 AP를 5나노 AP와 비교하면 5나노 AP칩이 탑재된 휴대폰의 배터리는 수명이 늘어나 충전하는 횟수가 줄어들면서 에너지 사용률을 줄일 수 있게 된다. 글로벌 칩 제조사들이 초미세공정 기반의 칩을 필요로 하는 이유다.

또한, 그동안 10나노 이하 미세공정은 대부분 스마트폰에서 두뇌 역할을 하는 AP에 탑재되어 왔으나, 이는 점차 자동차에도 적용될 전망이다. 특히 하나의 스마트폰에 1개의 AP칩이 탑재되는 것과 달리 자동차에는 수백 개의 반도체가 탑재된다. 자율주행차에는 2000개 이상의 반도체가 들어된다. 삼성전자나 TSMC에겐 차량용 반도체 시장이 매출 증대에 필요한 확실한 보증수표와도 같은 셈이다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부장(사장)도 ‘삼성 파운드리 포험 2021’ 기조연설에서 “차량용 반도체에 활용될 5나노 공정도 적극 개발하고 있다”며 “모바일과 고성능 컴퓨팅뿐만 아니라 차량용 반도체 영역에서도 고객사 요구에 맞춘 파운드리 서비스를 강화해 나갈 것”이라고 밝혔다.

현재까지 차량용 반도체는 10나노 이하 미세공정을 필요로 하는 반도체 수요는 적었으나 자율주행차 시대가 앞당겨질수록 3/5나노 기반의 반도체 수요는 점차 커질 전망이다. 전방 추돌 경보나 차선 이탈 경보 등 자율주행차에서 핵심 기능을 관장하는 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)은 고성능 저전력 반도체로 만들어지기 때문이다.

삼성전자의 3나노 양산은 평택 2공장(P2)에서 생산될 것으로 보인다. P2는 5나노 이하 반도체를 생산하는 곳이다.