2nm 전쟁, 본격 돌입! 삼성 vs TSMC의 파운드리 전면전

출처 : 삼성전자 반도체 뉴스룸 / GAA 구조 비교

1. 삼성, 2nm 공정 고객 확보에 속도

삼성전자 파운드리(반도체 위탁생산) 사업부가 엔비디아, 퀄컴 등과 함께 2나노미터(nm) 공정 평가에 나섰습니다. 이는 관련 수주를 확보하기 위한 포석으로, 세계 최초로 'GAA(Gate-All-Around)' 구조를 도입한 3nm 공정이 안정화되자 기술적으로 더 진보된 2nm 공정에서 고객 확보에 박차를 가하는 것입니다. 반면, 대만의 TSMC는 이미 애플의 애플리케이션 프로세서(AP)와 엔비디아의 AI 가속기 수주를 통해 격차를 벌리고 있어, 삼성은 빠른 추격에 나섰습니다.

2. GAA 기술이란? 기존 핀펫과의 차이점

GAA(Gate-All-Around)는 트랜지스터의 전류 통로인 채널을 네 방향의 게이트로 완전히 감싸는 구조입니다. 이를 통해 누설 전류를 획기적으로 줄이고, 전력 효율성과 성능을 동시에 개선할 수 있습니다. 기존 핀펫(FinFET)은 채널을 세 방향에서 감싸는 구조였던 반면, GAA는 이를 업그레이드한 형태로, 특히 회로가 더 작아지는 3nm 이하 공정에서는 더욱 큰 효과를 발휘합니다. 삼성은 3nm 파운드리 공정에서 세계 최초로 이 GAA 기술을 적용했지만, 초기 수율 불안과 성능 향상의 한계로 고객 확보에 어려움을 겪었습니다.

3. 2nm 공정 성능 평가, 최종 단계 진입

업계에 따르면 삼성 파운드리 사업부는 엔비디아 GPU와 퀄컴 AP에 대한 2nm 공정 성능 평가의 최종 단계에 접어들고 있습니다. 삼성은 현재 엑시노스 2600 칩의 양산을 통해 수율을 높이는 동시에 고객 다변화를 위해 전력을 다하고 있습니다. 현재 2nm 공정의 수율은 40%를 넘어선 것으로 알려져 있으며, 이는 고객 유치를 위한 중요한 이정표가 되고 있습니다.

4. 3nm GAA의 경험, 2nm 수율 향상의 밑거름

삼성은 GAA를 처음 적용한 3nm 공정에서 수율을 60% 이상까지 끌어올리는 데 성공했으며, 이 경험이 2nm 공정의 수율 향상에도 기여하고 있습니다. GAA 구조를 유지하면서도 기존 3nm 공정을 개선한 2nm 공정은 보다 높은 성능과 전력 효율을 제공할 것으로 기대됩니다. 다만, 초기에는 3nm 공정 수율 개선의 어려움으로 인해 시스템LSI 사업부의 엑시노스 2500 프로젝트가 중단되기도 했습니다.

5. 글로벌 고객 확보 경쟁 본격화

현재 퀄컴과 엔비디아는 TSMC와 함께 2nm 공정 협업을 진행 중이지만, 삼성과의 협력도 추진하고 있습니다. 퀄컴은 스마트폰용 스냅드래곤 AP를 삼성에서 생산하는 방안을 검토 중이며, 엔비디아도 GPU 제품의 삼성 파운드리 생산을 희망하고 있습니다. 이는 생산 거점을 다변화하려는 전략으로, TSMC 의존도를 낮추기 위한 시도로 해석됩니다.

 

출처 : 전자신문 / 2nm 구조 변화

6. TSMC의 선점, 삼성의 추격전

TSMC는 지난 실적 발표에서 3nm 이하 공정이 전체 매출의 22% 이상을 차지한다고 밝혔고, 2nm 공정에 대한 수요는 3nm를 넘어서는 수준이라고 설명했습니다. TSMC는 대만뿐 아니라 미국 애리조나주에도 2nm 공정 생산라인을 구축하고 있으며, 애플의 AP와 AMD의 차세대 AI 가속기를 2nm 공정으로 양산할 계획입니다. 현재 TSMC의 2nm 공정 수율도 60%를 넘는 수준으로 평가되고 있어, 삼성과의 격차가 단기간에 줄어들기 쉽지 않은 상황입니다.

7. 마무리: 2nm 시대, 기술과 수율의 진검승부

삼성이 GAA 기술을 가장 먼저 도입하며 기술적 선도에 나섰지만, 초기의 시행착오로 TSMC에 수율과 고객 확보 측면에서 밀렸던 것이 사실입니다. 그러나 현재 2nm 공정 수율이 안정화 단계에 접어들면서, 삼성의 기술 경쟁력이 다시 부각되고 있습니다. 향후 글로벌 반도체 파운드리 시장에서 누가 더 많은 고객을 확보하느냐에 따라 2nm 시대의 승자가 결정될 것입니다.