삼성전자가 투트랙 전략으로 반도체 외주생산(Foundry) 사업을 강화한다. 초고가 반도체 시장은 5·7나노 핀펫(FinFET) 공정으로, 중고가 시장은 완전 공핍형 실리콘-온-인슐레이터(FD-SOI) 공정으로 승부하겠다는 계획이다.

Arm은 삼성 파운드리의 2세대 7나노 핀펫(7LPP) 공정 및 1세대 5나노 핀펫(5LPE) 공정, 2세대 11나노 핀펫(11LPP)용 피지컬 설계자산(physical IP) 및 28나노 FD-SOI 공정용 내장형 자기저항메모리(eMRAM) 컴파일러를 공급한다고 29일 밝혔다.

▲Arm이 제공하는 삼성전자 파운드리 핀펫 공정용 최신 IP./Arm, KIPOST 정리

핀펫(FinFET)  기술은 기존 상보성금속산화물반도체(CMOS) 기술보다 성능·전력·면적(PPA) 측면에서 뛰어나지만 제조 공정이 복잡해 공정 비용이 비싸다.  FD-SOI는 핀펫보다는 성능이 좋지 않지만 공정이 간단해 가격이 저렴하다. 특히 누설 전류가 극히 적어 무선통신(RF)칩, 사물인터넷(IoT) 칩 등에 활용된다.

삼성전자는 극자외선(EUV) 노광 기술을 도입, 내년 7나노 공정을 가동할 예정이다. 

1세대 5나노 공정은 7나노 설계에 ‘스마트 스케일링(smart scaling)’ 기술을 적용해 서비스할 계획이다. 현재 7나노를 양산하는 곳은 TSMC가 유일하다. 단, TSMC는 EUV 노광 기술 없이 7나노 공정을 진행하고 있다.

▲일반 벌크형 CMOS 트랜지스터와 FD-SOI 트랜지스터 구조 차이. FD-SOI 공정은 채널 아래 절연 산화막을 깔아 누설 전류를 줄인다./ST마이크로

FD-SOI 공정용 eMRAM 컴파일러는 최근 테스트 칩의 테이프아웃(Tapeout)까지 마쳤다. 컴파일러는 특정 프로그래밍 언어로 쓰여 있는 문서를 다른 프로그래밍 언어로 옮기는 프로그램으로, 설계 과정을 간소화할 수 있다.

현재 마이크로제어장치(MCU)나 애플리케이션프로세서(AP) 등 대부분의 반도체에는 비휘발성 메모리로 내장형 플래시메모리(eFlash)가 들어가는데, 40나노 이하 공정에서는 최소 12개의 마스크를 더 써야 구현 가능하다. 

반면 eMRAM은 마스크가 세 장만 있으면 구현 가능하다. 플래시메모리, EEPROM, 저속 SRAM, 데이터 버퍼 메모리 등 기존 비휘발성메모리를 대체해서 사용할 수 있다. 

Arm eMRAM 컴파일러 IP는 오는 4분기부터 주요 파트너사들에게 우선 제공된다. Arm 7LPP 피지컬 IP 플랫폼은 3분기부터, 5LPE 피지컬 IP 플랫폼은 내년 초부터 사용 가능하다. 11LPP용 Arm 피지컬 IP 플랫폼은 현재 제공 중이다.

케빈 로우(Kevin Low) Arm 피지컬 디자인 그룹의 마케팅 부사장은 “65nm 공정부터 5LPE까지 이어져 온 양사의 협력은 오늘 발표로 최신 이정표를 세우게 됐다”며 “향후에도 긴밀히 협력, 프로세서 코어 분야의 혁신을 위해 노력할 것”이라고 말했다.