TSMC-삼성전자, 2나노 대전 다가온다···GAA 기술경쟁
TSMC-삼성전자, 2나노 대전 다가온다···GAA 기술경쟁
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TSMC, 대만에 2나노 공장 설립 예정···80조원 투입 
삼성전자 용인 클러스터 구축···TSMC 추격에 초점
대만의 TSMC와 삼성전자. (사진=TMSC, 오세정 기자)
대만의 TSMC와 삼성전자. (사진=TMSC, 오세정 기자)

[서울파이낸스 이서영 기자] 파운드리 세계 1위인 대만의 TSMC와 2위인 삼성전자가 3나노미터(㎚) 반도체 생산 공정을 앞다퉈 도입한지 1년도 되지 않은 상황에서, 2나노 전쟁의 서막이 열리고 있다. 2나노 공정은 두 회사 모두 전력 효율이 낮은 GAA(Gate All Around) 방식을 도입하며 기술 경쟁을 펼치고 있다.  

24일 외신과 업계에 따르면 TSMC는 대만 수도 타이베이에서 남서쪽으로 약 60km 떨어져 있는 신주 지역에 총 4개의 2나노 공장을 건설하기로 결정했다. TSMC는 이를 위해 최소 80조원을 투입할 것으로 전해졌다.   

TSMC는 차세대 공정인 2나노 공정부터 GAA(Gate All Around) 기술을 적용할 예정이다. TSMC는 3나노 공정을 도입했을 때도, 기존 5나노 파운드리 공정에 쓰였던 핀펫(FinFET) 공정을 도입했다. 이는 핀펫 공정은 GAA보다 안정성이 상대적으로 높지만, 전력 효율이 낮다. GAA는 트랜지스터 내 게이트와 채널이 닿는 모든 면에 전류가 흐르도록 한 반면 핀펫은 게이트와 채널이 닿는 면적이 윗면·앞면·뒷면 등 세 면이다. 닿는 면적이 더 많을수록 더 세밀한 제어가 가능하고 전력 효율이 올라간다. 

삼성전자는 TSMC보다 먼저인 지난해 6월부터 3나노 공정으로 양산을 시작함과 동시에, 3나노부터는 GAA 기술을 도입했다. 이에 따라 삼성전자의 3나노는 상대적으로 전력 효율성이 좋지만, 안정성이 떨어진다는 평가가 있었다. 다만 2나노부터는 두 회사 모두 GAA를 통해 2나노로 만들어 질 예정이라, 본격적인 GAA 기술 경쟁에 돌입하게 됐다.  

앞서 삼성전자는 2025년까지 2나노, 2027년까지 1.4나노로 양산하겠다는 계획을 밝혔다. 이에 2나노 공정 양산이 가능한 '하이(High) NA 극자외선(EUV) 노광기'를 네덜란드 ASML에 발주를 해놓은 상황이다. 또한 최근 300조원 투자 계획을 발표한 경기 용인에 만들어질 세계 최대 시스템반도체 클러스터는 TSMC 파운드리 추격에 초점이 맞춰져 있는 것으로 전해졌다. 

다만 2나노 기술 경쟁에서 전문가들은 우려스러운 목소리도 내고 있다. 

한 반도체 전문가는 "2나노로 빠르게 공정이 넘어갈 정도로 파운드리 사업이 성장했다는 의미이니 긍정적인 부분이 있지만, 두 회사의 출혈 경쟁이 발생할 수 있다"고 말했다.   

또한 일각에서는 TSMC와 삼성전자가 아직 3나노 공정과 관련해서도 여러 기술적 어려움을 겪고 있다는 의견도 나온다.  

TSMC는 지난해 12월부터 3나노 공정으로 양산을 시작했으나, 아직 양산 초기 단계다. 대만 디지타임즈에 따르면 3나노 공정으로 생산한 반도체 매출은 올해 말까지 TSMC의 전체 매출에서 5% 이하를 차지하는 데 그칠 전망이다. 삼성전자의 경우, 3나노로 먼저 양산하긴 했지만, 파운드리 업계 1위인 TSMC보다 대형 고객사로부터 신뢰를 받지 못해 안정성 확보에 대한 문제가 여전히 제기되는 상황이다. 


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