삼성, 7나노 EUV는 TSMC보다 빨랐다… 고객사는?
삼성, 7나노 EUV는 TSMC보다 빨랐다… 고객사는?
  • 김주연 기자
  • 승인 2019.04.16 14:45
  • 댓글 0
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5나노까지 개발 완료… 멀티프로젝트웨이퍼(MPW) 빗장 풀어

삼성전자가 미세공정 부문에서 TSMC의 뒤를 바짝 쫓고 있다. 7나노 공정 선두는 놓쳤지만, 극자외선(EUV) 기술이 쓰인 2세대 7나노에서는 TSMC보다 앞섰다.

 

▲삼성전자 화성캠퍼스 EUV 라인 전경.(2019년 3월 촬영)/삼성전자
▲삼성전자 화성캠퍼스 EUV 라인 전경.(2019년 3월 촬영)/삼성전자

삼성전자는 이달 안에 7나노 제품을 출하하고, 연내 양산을 목표로 6나노 제품 설계를 마쳤다고 16일 밝혔다.

앞서 삼성은 올 초 EUV를 적용한 7나노 제품을 양산하기 시작했다. 6나노는 대형 고객사와 개발까지 끝낸 상태로 하반기 양산할 계획이다. 두 제품은 화성캠퍼스 S3라인에서 생산된다.

삼성전자의 7나노 공정에는 극자외선(EUV) 노광 기술이 적용됐다. 노광 공정은 회로 패턴을 웨이퍼에 그리는 단계로, 광원의 파장이 짧을수록 얇은 회로를 그릴 수 있다. 기존에는 파장이 193나노인 불화아르곤(ArF) 노광으로 패턴을 그리고 파내는 패터닝(Patterning)을 여러 번 거쳐야 했지만, 파장이 13.5나노에 불과한 EUV를 쓰면 이 과정을 크게 단축할 수 있다.

경쟁사인 파운드리 업계 1위 TSMC는 EUV 없이 기존 불화아르곤(ArF) 노광 기술로 지난해부터 7나노를 양산하면서 글로벌 업체들의 주문량을 몽땅 수주했다. 지난해 TSMC의 매출 중 7나노 공정 비중은 23%에 달했다. 

EUV 기술이 적용된 TSMC의 2세대 7나노 공정은 빠르면 6월 양산을 시작하는 것으로 알려져있다.

 

공정 로드맵 착착… 5나노도 개발 완료

최신 공정에 대한 로드맵도 차근차근 밟아가고 있다.

삼성전자는 이날 5나노 핀펫(FinFET) 공정(5LPE)도 개발 완료했다고 밝혔다. 양산은 내년으로 예상된다. 내년에는 화성캠퍼스의 EUV 전용 라인도 본격 가동된다.

삼성의 5나노 공정은 셀 설계를 최적화해 기존 7나노 공정 대비 로직 면적을 25% 줄일 수 있으며, 20% 향상된 전력 효율 또는 10% 향상된 성능을 제공한다.

삼성전자의 5나노 공정은 7나노의 진화 공정(Evolution Nodes)이다. 6나노 공정은 특정 고객사에 특화된 공정이라고 삼성전자는 설명했다.

삼성전자는 14나노부터 기반 기술을 처음 적용한 공정을 '혁신 공정(Innovation Nodes)'으로, 이후 새로운 혁신 공정 기술을 일부 활용한 공정을 '진화 공정'으로 두고 로드맵을 짜고 있다. 각 혁신 공정에 설계 변경 없이 회로 선폭을 줄여주는 스마트 스케일링(Smart Scaling) 기술을 적용, 혁신 공정의 설계자산(IP)으로 진화 공정을 활용할 수 있게 했다.

1세대 핀펫(FinFET) 기술이 쓰였던 14나노 로파워얼리(LPE) 공정의 진화 공정이 11나노 로파워퍼포먼스(LPP)였고, 2세대 핀펫이 적용된 10나노 공정의 진화 공정은 8나노였다.

 

▲지난해 Arm 테크콘 2018에서 발표된 삼성전자의 마이그레이션 경로./Wikichip
▲지난해 Arm 테크콘 2018에서 발표된 삼성전자의 마이그레이션 경로./Wikichip

삼성전자가 지난해 개최된 'Arm TechCon 2018'에서 발표한 로드맵에 따르면 삼성은 4나노 공정(4LPP)까지 EUV 공정을 활용한다. 7나노 IP를 4나노 설계에도 쓸 수 있다는 얘기다. 4나노 공정의 개발 완료 시기는 내년으로 예상된다.

 

대형 고객사는 아직… 멀티프로젝트웨이퍼(MPW) 빗장 풀었다

7나노 EUV 공정을 먼저 양산했다고 해서 삼성전자가 TSMC를 이길 수 있는 건 아니다. 

파운드리 업체를 바꾸면 설계 또한 변경해야한다. 특히 최신 공정은 팹리스와 파운드리 업체가 설계에서부터 협력하기 때문에 7나노 양산을 더 빨리 시작한 TSMC가 경쟁에서 유리하다. 여기에 팬아웃웨이퍼레벨패키지(FoWLP) 등 후공정 선택의 폭도 TSMC가 더 넓다. TSMC는 하반기부터 5나노 위험 생산을 시작한다.

실제 지난해부터 TSMC와 7나노 공정으로 협력해온 글로벌 업체들의 메인 공급업체는 여전히 TSMC다.

이에 삼성전자는 멀티프로젝트웨이퍼(MPW) 서비스를 5나노까지 확대 지원할 계획이다. MPW는 1장의 웨이퍼에 여러 종류의 반도체 제품을 생산하는 것으로, 물량이 적어도 제품을 양산할 수 있다.

이를 위해 삼성전자 파운드리 지원 프로그램 'SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem)'를 통해 IP 외에도 공정 설계 키트(PDK), 설계 방법론(DM), 설계 자동화 툴(EDA) 등 5나노 공정 기반 제품 설계를 돕는 디자인 인프라를 제공한다.

배영창 삼성전자 파운드리사업부 전략마케팅팀 부사장은 "삼성전자의 EUV 기반 최첨단 공정은 성능과 IP 등에서 다양한 강점을 가지고 있어 5G, AI, 전장 등 신규 응용처를 중심으로 높은 수요가 예상된다"며 "향후에도 첨단 공정 솔루션으로 미래 시스템 반도체 산업을 이끌어 나갈 것"이라고 말했다.


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