삼성전자가 인공지능(AI) 시대를 앞두고 차세대 파운드리 전략을 공개했다. 최첨단 패키지 협의체 '멀티 다이 인터그레이션(MDI) 얼라이언스를 통해 후공정 경쟁력을 강화하고 프로세스 디자인 키트(PDK) 솔루션 등을 통해 팹리스 고객 유치에 나선다는 계획이다. 

최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 4일 강남구 코엑스에서 열린 '삼성파운드리 포럼 2023'에서 "반도체 영역에서의 새로운 게임체인저로 AI 영역이 등장했다"라며 "AI는 특별한 영역에서만 사용되는 것이 아닌 모바일, 자동차 다양한 분야로 범위를 확대하고 있으며 새로운 시장을 창출하고 있다"고 설명했다.

그는 삼성파운드리 포럼 2023 키노트 연사로 나서 'AI 시대의 반도체 시장 지형 변화와 삼성전자의 대응 전략'에 대해 발표했다. 

최 사장은 먼저 AI의 상용화로 시작된 반도체 산업의 변화 네 가지를 설명했다. 첫 번째는 처리해야할 데이터의 양과 연산 난이도 증가다. 연산 난이도가 증가함에 따라 반도체 연산 능력의 중요성은 높아지고 있다. 두 번째는 AI 적용 분야의 확장과 플랫폼에 따라 요구되는 특성이 다르다는 점이다. 이로 인해 대규모 주요 마이크로소프트(MS), 메타, 테슬라 등 빅테크 기업들은 자체 반도체 개발에 나섰다. 세 번째, 네 번째 특징은 이동식 디바이스의 AI 적용 확대와 자율주행 핵심 기술로 부상하고 있는 AI 등이다.

삼성전자는 이러한 변화에 대응하기 위해 AI 반도체 생산 능력 강화를 꾀한다. 삼성전자는 지난 6월 28일 실리콘밸리에서 진행된 삼성 파운드리 포럼 2023에서 최첨단 패키지 협의체 '멀티 다이 인터그레이션(MDI) 얼라이언스'를 출범했다. MDI 얼라이언스는 2.5D, 3D 이종 집적 패키지 솔루션 개발을 위한 삼성전자 SAFE 파트너와 메모리, 패키지 기판, 테스트 분야 기업의 연합체다. 

파운드리 주요 경쟁사라고 할 수 있는 TSMC는 지난해 '3D 패브릭 얼라이언스'를 출범해 협력사들과 차세대 패키징 기술 개발에 나선 바 있다. 이러한 기술력을 바탕으로 TSMC는 엔비디아 A100, H100, AMD MI300X 등 AI 반도체를 양산하고 있다. 

최 사장은 "AI 반도체 등에서 전력 절감 등이 더욱 중요해지고 있다"라며 "2025년에는 (전력 효율성이 높은) 게이트올어라운드(GAA) 공정을 3D 패키징까지 확대 적용할 예정"이라고 말했다.

현재 삼성전자는 전세계 파운드리 중 유일하게 GAA 공정을 통한 3nm 반도체 양산을 진행하고 있다. 포럼에서 2nm 양산 계획과 성능도 구체적으로 밝혔다. 2025년 모바일 중심으로 2nm 공정(SF2)을 양산하고, 2026년 고성능 컴퓨팅(HPC) 공정, 2027년 오토모티브 공정으로 확대한다. 최첨단 SF2 공정은 3nm 공정(SF3) 대비 성능 12%, 전력효율 25%, 면적 5% 개선이 가능하다. 또 1.4nm 공정은 계획대로 2027년 양산을 목표한다.

팹리스 고객의 반도체 공정 설계 지원을 위한 '프로세스 디자인 키트(PDK) 프라임 솔루션'도 공개했다. PDK 프라임 솔루션은 올해 하반기부터 2nm, 3nm 공정 팹리스 고객에게 제공되며, 향후 8인치와 12인치 레거시 공정으로 확대할 계획이다.

국내 팹리스 육성을 위한 멀티프로젝트웨이퍼(MPW) 서비스도 늘린다. MPW는 다품종 소량 생산을 위한 파운드리 형태로, 한 장의 웨이퍼에 다른 종류의 반도체 제품을 함께 생산하는 방식이다. 중소 팹리스들이 시제품 생산을 위해 사용한다. 삼성전자는 지난 4월부터 4nm 공정 MPW 서비스를 처음 시작했다. 8월과 12월에 걸쳐 올해 세 차례 지원한다. 

삼성전자 관계자는 "국내 팹리스 등 육성을 위해 내년에는 4nm를 비롯한 MPW 서비스를 올해보다 10% 이상 제공하는 등 팹리스 고객의 시제품 제작 기회를 지속 확대하겠다"고 전했다.

한편 이날 삼성전자 SAFE 포럼과 파운드리 포럼에는 ▲LX세미콘 ▲딥엑스 ▲리벨리온 등이 세션 발표자로 참가해 삼성전자 파운드리 공정을 통한 반도체 개발 성과를 공유했다.

디일렉=노태민 기자 tmnoh@bestwatersport.com
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