박병재 삼성 파운드리사업부 수석연구원
디일렉, '2022 EUV 글로벌 생태계 콘퍼런스'서 발표
"3나노는 삼성 파운드리가 또 한번 도약하는 계기"
박병재 삼성전자 파운드리 사업부 수석연구원은 8일 ‘2022 반도체 EUV 글로벌 생태계 콘퍼런스’에서 발표하고 있다. <사진=강승태 기자>
3나노 파운드리 시장 규모가 2026년 242억 달러로 올해(12억 달러) 대비 20배 이상 증가할 것이란 전망이 나왔다. 현재 3나노 양산에 성공했다고 발표한 곳은 삼성전자가 유일하다. 삼성전자, TSMC, 인텔 등 주요 반도체 기업들이 EUV 장비 도입에 나서고 공정기술이 발전하면서 3나노가 핵심 공정이 될 것이란 전망이다.
박병재 삼성전자 파운드리사업부 수석연구원은 8일 《디일렉》이 개최한 ‘2022 반도체 EUV 글로벌 생태계 콘퍼런스’에서 시장조사업체 ‘가트너’의 자료를 인용해 이같이 말했다. 박병석 수석연구원은 이날 ‘삼성전자 파운드리 최신 공정 기술’이란 주제로 발표했다.
박 수석연구원은 “3나노 공정 비중이 빠르게 증가하고 있다”며 “(가트너 자료에 따르면) 파운드리 시장은 2021년부터 5년 동안 연평균 8.5% 성장할 것”이라고 말했다.
가트너에 따르면 파운드리 시장에서 올해 말 기준 가장 큰 비중을 차지하는 공정은 5나노와 7나노(369억 달러)다. 하지만 5나노와 7나노 비중은 점점 줄어드는 반면, 3나노 비중은 급속도로 늘어날 것으로 예상된다.
과거 반도체 기업은 누설 전류를 억제하고 제조 공정을 미세화하기 위해 핀펫(FinFET) 트랜지스터 기술을 개발했다. 전류가 흐르는 채널을 게이트가 3면을 둘러싸는 방식이라 ‘3D 트랜지스터’라는 명칭이 붙었다. 지금은 회로 선폭이 더 얇아지면서 핀펫을 이용해도 전류를 제대로 흘려보내는 것이 어려워졌다.
때문에 트렌지스터 게이트가 채널 4개면을 둘러싸는 기술이 등장했다. 바로 차세대 트랜지스터 구조인 게이트올어라운드(Gate-All-Around, GAA)다. 삼성전자는 올해 6월 GAA 기반의 3나노 양산에 성공해 화제를 모았다. 특히 삼성전자는 여기서 중간에 나노와이어를 넣는 대신 종이 같은 나노시트를 넣는 방법을 택했다. 이것이 MBCFET 기술이다.
박 수석연구원은 “MBCFET을 이용할 경우 공정의 자유도 측면에서 개선된다”며 “핀펫의 경우 핀의 개수가 늘수록 성능이 좋아지지만 성능 개선 그 이상으로 파워 소모량이 늘어난다. 반면 MBCFET은 성능과 파워가 비슷한 수준으로 증가하기 때문에 훨씬 효율적이다”고 강조했다.
핀펫에서는 핀의 개수가 증가하면서 성능이 1.3배 증가될 때 파워소모량은 2.2배 늘어난다. 하지만 MBCFET에서는 나노시티의 길이가 증가하면서 성능이 1.7배 증가될 때 파워 소모량은 1.6배 정도만 늘어나 더 효율적이란 설명이다.
박 수석연구원은 “14나노 핀펫 공정을 도입하면서 삼성전자가 파운드리 시장 2위로 올라섰다”며 “3나노 도입은 파운드리 시장에서 삼성전자가 또 한번 도약하는 계기가 될 것”이라고 말했다.
