‘기술 초격차’ 띄운 삼성, TSMC보다 먼저 3나노 양산한다

이달 중 돌입, 공개 발표할 수도
TSMC는 연말 공식화할 가능성
수율 확보 기술력이 최대 관건


삼성전자와 TSMC의 ‘3나노 전쟁’이 본격화하고 있다. 앞선 기술력을 바탕으로 ‘수율’을 확보하는 쪽이 승리를 거머쥘 전망이다.

3나노 경쟁의 포문은 삼성전자에서 먼저 연다. 22일 업계에 따르면 삼성전자는 이달 안으로 3나노 양산에 돌입할 예정이다. 삼성전자는 올해 상반기까지 3나노 공정 양산을 목표로 해왔다. 삼성전자가 4나노 수율 확보에 어려움을 겪으면서 3나노 양산 시기도 예정보다 늦어진다는 관측이 제기됐지만, 삼성전자는 일정에 변동이 없다는 입장이다. 삼성전자 관계자는 “3나노 양산은 예정대로 차질없이 진행되고 있으며, 상반기 중에 양산을 시작한다”고 밝혔다. 3나노 공정이 가지는 의미와 중요성을 고려할 때, 삼성전자가 이례적으로 양산을 공개 발표할 가능성도 있다. 삼성전자는 최근 들어 양산 사실을 별도로 발표하지 않고 있다.

TSMC도 올해 하반기 중으로 3나노 양산에 들어갈 예정이다. 구체적 일정은 공개되지 않았지만, 연말쯤 공식화할 가능성이 높다. 삼성전자와 TSMC에게 3나노 양산은 어느 때보다 중요하다. 3나노 공정은 현재 기술 수준에서 초미세 공정의 한계치라는 평가를 받는다. 기술 난이도가 급격하게 올라가면서, 이전 공정보다 양산에 필요한 수율을 확보하기 매우 어려워졌다. 달리 말하면 3나노 수율 확보에 성공하면 경쟁의 판도가 달라질 수 있다. 삼성전자는 2030년까지 시스템 반도체 1위를 차지한다는 목표를 달성하기 위해 3나노의 성공이 간절하다. TSMC는 삼성전자 추격을 뿌리치고 파운드리 시장 1위를 공고히 하기 위해 3나노에서 안착이 필요하다.

반도체 업계에서는 양산에 필요한 수율을 통상 60% 수준으로 본다. 웨이퍼 100개를 투입하면 이 가운데 60개는 불량 없는 완제품으로 나와야 하는 것이다. 현재까지는 삼성전자와 TSMC 모두 3나노 공정에서 이 정도의 수율을 확보하지는 못한 것으로 알려졌다. TSMC의 경우 첨단 공정을 최대 고객사인 애플에 먼저 적용해왔는데, 올해는 5나노 공정에서 일부 개선된 공정으로 만든 A16 바이오닉 칩셋을 애플에 공급할 것으로 알려졌다. 이마저도 수율 확보가 원활하지 않아 아이폰14 기본 모델에는 지난해와 같이 A15 바이오닉 칩셋을 사용한다는 소문도 돈다. 한 반도체 업계 관계자는 “60%는 메모리 반도체를 기준으로 하는 것이고, 시스템 반도체는 제품에 따라 기준 수율에 차이가 있다”고 설명했다.

삼성전자는 TSMC로 향하는 고객의 발길을 돌리기 위해 가격과 성능에서 모두 비교 우위를 차지해야 한다. TSMC보다 3나노 공정에서 더 좋은 수율을 얻어야 한다. 또 다른 관계자는 “양산을 본격화하는 시점에서 수율을 누가 끌어올릴지가 관건”이라고 내다봤다.

또한 이재용 삼성전자 부회장이 최근에 “첫째도 기술, 둘째도 기술, 셋째도 기술”이라며 기술 초격차를 강조한 점도 삼성전자에 새로운 동기 부여로 작용할 수 있다는 해석도 나온다. 그동안 수익성과 기술 발전 속도 사이에서 적당한 균형점을 찾았다면, 이제부터 기술 개발에 모든 역량을 쏟으라는 메시지를 명확하게 보낸 것이기 때문이다. 한 업계 관계자는 “삼성전자는 최근 몇 년 사이에 경쟁사들이 ‘세계 최초’라는 발표를 해도 별다른 대응을 하지 않았다”면서 “이제부터는 다시 그 타이틀을 삼성전자의 것으로 되찾아야 한다는 목표가 생겼다”고 전했다.

김준엽 기자 snoopy@kmib.co.kr

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