삼성, 3나노 PDK 배포… 클라우드로 설계 지원
삼성, 3나노 PDK 배포… 클라우드로 설계 지원
  • 김주연 기자
  • 승인 2019.05.15 12:32
  • 댓글 0
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1세대 3나노 GAA 공정(3GAE) PDK v0.1… 2021년 양산 전망
▲정은승 삼성전자 파운드리사업부 사장이 미국에서 개최된 '삼성파운드리포럼 2019'에서 발표하고 있다./삼성전자
▲정은승 삼성전자 파운드리사업부 사장이 미국에서 개최된 '삼성 파운드리 포럼 2019'에서 발표하고 있다./삼성전자

삼성전자가 1세대 3나노 게이트올어라운드(GAE) 공정 설계키트(PDK) 0.1버전을 배포했다. 양산은 2021년으로 점쳐진다.

삼성전자(대표 김기남·김현석·고동진)는 14일(현지 시간) 미국 산타클라라에서 '삼성 파운드리 포럼 2019(Samsung Foundry Forum 2019)'를 개최하고 '차세대 3나노 게이트올어라운드(GAA) 공정'과 새로운 고객 지원 프로그램 'SAFE-Cloud'를 소개했다.

 

EUV로 공정 혁신한 트랜지스터, 3나노부터는 구조 바뀐다

이번 행사에서 삼성전자는 1세대 3나노 GAA 공정(3GAE·Gate-All-Around Early)에 대한 PDK 0.1버전을 고객사에게 배포했다고 밝혔다. 7나노 PDK v0.1 배포에서부터 양산까지 2년이 걸렸다는 점을 감안하면 3나노 양산은 지금부터 2년 후인 2021년으로 전망된다. 2세대 3나노 공정은 3GAP(Gate-All-Around Plus)다.

공정 설계 키트는 파운드리 회사의 제조공정에 최적화된 설계를 지원하는 데이터 파일이다. 이를 활용하면 제품 설계를 보다 쉽게 할 수 있어 시장 출시까지 걸리는 기간을 줄일 수 있다.

삼성전자의 3GAE 공정은 7나노 핀펫(7LPP)보다 칩 면적을 45% 가량 줄일 수 있으며, 약 50%의 소비전력 감소와 약 35%의 성능 향상 효과가 기대된다.

삼성전자는 지난해 3나노 공정부터 GAA 트랜지스터 구조를 적용하겠다고 밝힌 바 있다. 현재의 핀펫(FinFET) 구조로는 전류 누출을 막기 어렵기 때문이다.(2018년 6월 22일 KIPOST <7나노 그 이후… 반도체 업계 로드맵 점검> 참고)

 

▲평면형(Planar) FET, 핀펫(FinFET), GAAFET, MBCFETTM 트랜지스터 구조./삼성전자
▲평면형(Planar) FET, 핀펫(FinFET), GAAFET, MBCFETTM 트랜지스터 구조./삼성전자

트랜지스터는 전자가 소스에서 드레인으로 이동하면서 움직인다. 이때 전자가 이동하는 길을 채널이라고 하는데, 채널에는 전자의 흐름을 제어하는 게이트라는 일종의 문이 있다.

채널과 게이트가 만나는 면적이 넓을수록 전자를 잘 제어할 수 있다. 핀펫 구조가 채널을 위로 튀어나오게 만들어 위와 양 옆에서 게이트와 만나게 했다면 GAA 구조는 채널이 게이트의 모든 면을 둘러싸고 있는 형태다. 

삼성전자는 독자적인 MBCFETTM(Multi Bridge Channel FET) 기술로 GAA 구조를 만들 계획이다. MBCFETTM는 채널에 가늘고 긴 형태(나노와이어)의 게이트가 통과하는 모양이 아니라 얇고 긴 모양의 나노시트를 층층이 쌓아 채널과 게이트를 만드는 방식이다. 

성능과 전력효율을 높이는 것은 물론 핀펫 공정과도 호환성이 높아 기존 설비와 제조 기술을 활용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 앞서 삼성전자는 IBM, 글로벌파운드리(GF)와 함께 나노시트를 활용한 GAA 구조 연구개발(R&D)을 진행한 바 있다.

삼성전자는 오는 하반기에 6나노를 양산하고 5나노 기반 제품의 회로 설계를 끝낼 계획이다. 4나노 핀펫 공정도 개발 완료한다는 목표를 세웠다. 내년 상반기에는 5나노 공정 기반 제품을 본격 양산하고, 완전공핍형 실리콘온인슐레이터(FD-SOI) 공정과 내장형M램(eMRAM), 최첨단 패키지 솔루션 라인업을 확대할 계획이다.

 

클라우드로 PDK 등 설계 지원

고객 지원 프로그램 'SAFE-Cloud'은 클라우드 환경에서 고객사에 PDK, 설계자산(IP), 설계방법론(DM), 설계자동화툴(EDA) 등을 지원하는 서비스다.

삼성전자는 아마존 웹 서비스(AWS), 마이크로소프트(Microsoft), 자동화 설계툴(EDA) 회사인 케이던스(Cadence), 시놉시스(Synopsys)와 함께 진행하며 속도와 보안성이 검증된 클라우드 환경을 제공한다. AWS, MS는 클라우드 환경을, 케이던스와 시높시스는 EDA 툴과 클라우드 환경을 제공하는 식이다.

한편 이번 포럼에는 글로벌 팹리스 고객과 파트너사 800여 명이 참가해 인공지능(AI), 5G, 자율 주행, 사물인터넷(IoT) 등 4차 산업혁명 시대를 주도할 반도체 기술을 공유했다.

정은승 삼성전자 파운드리사업부 사장은 "반도체 공정과 생산, 패키지 분야의 앞선 기술뿐만 아니라 파운드리 업체와 고객, 파트너가 서로 신뢰하고 비전을 공유하는 것도 매우 중요하다"고 말했다.

삼성전자는 전 세계 5개국에서 개최되는 '파운드리 포럼 2019'를 통해 파트너들과의 유기적인 협력을 확대하며 '가장 신뢰받는 파운드리 회사(The Most Trusted Foundry)'로서의 비전을 실현해 나갈 계획이다. 한국에서는 7월 3일 개최된다.



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