[비즈니스포스트] 삼성전자가 GAA(게이트올어라운드) 공정을 처음 도입하는 3나노 파운드리 미세공정 상용화 계획을 두고 부정적 시선이 나오고 있다.

GAA공정 난이도를 고려할 때 삼성전자가 반도체 양산체계를 갖추기 충분한 수율을 확보해 인텔과 대만 TSMC 등 경쟁사를 앞서나갈 수 있을지 불투명하기 때문이다.

프로토콜은 27일 “삼성전자와 인텔, TSMC가 반도체 생산에 도입하려 하는 트랜지스터 신기술은 파운드리업계 전반의 우열관계를 재정립할 만한 잠재력을 갖추고 있다”고 보도했다.

미국 정치전문지 폴리티코 계열사인 프로토콜은 IT기술 및 관련된 정책을 주로 다루는 매체다.

삼성전자와 인텔, TSMC는 모두 반도체 파운드리 생산에 GAA공정 도입을 목표로 두고 있다. GAA는 반도체 트랜지스터의 구조를 바꿔 성능을 높이고 미세공정 한계를 극복할 수 있는 신기술이다.

프로토콜은 GAA공정 기반 반도체가 상용화되면 스마트폰은 물론 메타버스와 인공지능, 자율주행차 등 신산업 분야의 발전 속도가 빨라지는 데 기여할 것이라고 내다보고 있다.

시장 조사기관 가트너는 GAA 반도체 시장규모가 2025년에 50억 달러에 이를 정도로 빠르게 성장할 것이라며 반도체 파운드리기업들이 큰 성장 기회를 맞을 수 있다고 전망했다.

그러나 GAA공정 상용화는 여러 기술적 난제를 안고 있기 때문에 모든 파운드리업체들이 적기에 기술 개발을 마무리하고 양산체계를 구축할 수 있을지 장담하기 어렵다.

삼성전자는 반도체 파운드리업계 최초로 상반기부터 3나노 미세공정에 GAA기술을 적용해 양산을 시작한다는 계획을 세우고 있다.

TSMC와 인텔이 3나노 이후 차세대 공정부터 GAA기술을 활용하겠다는 계획을 세우고 있는 반면 삼성전자는 신기술 상용화에 경쟁사들을 앞서 나가고 있는 셈이다.

삼성전자가 GAA 기반 3나노 반도체로 고객사 수요를 독점해 파운드리사업에서 중요한 성장 기회를 맞을 수 있다는 전망이 힘을 얻고 있다.

프로토콜은 “GAA반도체 양산에 성공하는 기업이 반도체 성능 향상에 큰 도약을 주도할 수 있다”며 “고성능 반도체시장에서 매우 경쟁력 있는 위치에 놓이게 될 것”이라고 바라봤다. 그러나 가트너 소속 연구원은 프로토콜을 통해 삼성전자의 GAA공정 기술 발전을 의심스러운 시각으로 바라봐야 할 이유가 충분하다는 시각을 내비쳤다.

삼성전자가 GAA공정 반도체 양산 일정을 이미 수 차례 미뤘고 기존에도 최신 반도체 미세공정을 도입할 때 수율을 안정적으로 확보하지 못해 문제를 겪은 사례가 많다는 점이 이유로 제시됐다.

가트너 연구원은 “삼성전자는 3나노 미세공정에 GAA 최초 상용화를 약속했지만 양산 목표 시기를 이미 1년 반 정도 미뤘고 이제는 연말까지 양산하겠다는 계획을 세우고 있다”고 말했다.

그는 삼성전자가 GAA 기반 반도체를 시장에 선보인다고 해도 신뢰성을 중요시하는 파운드리 주요 고객사들에 좋은 선택지가 되지 않을 수도 있다고 지적했다.

삼성전자가 양산 목표와 수율을 달성하지 못한다면 고객사의 반도체와 제품 출시 시기가 늦춰질 수도 있어 절망적 결과를 낳을 수 있기 때문이라는 것이다.

가트너는 2024년 GAA공정 도입을 약속한 인텔에도 의심스러운 시선을 거두기 어렵다고 지적했다.

인텔은 이미 수 년째 반도체 최신 미세공정 개발에 경쟁사들보다 뒤처져 왔고 EUV(극자외선)공정 도입 속도도 늦었기 때문에 기술을 증명하기까지 가야 할 길이 멀다는 것이다.

결국 2025년 GAA공정 도입 계획을 내놓은 TSMC가 가장 주목할 만한 파운드리업체로 평가됐다.

가트너 연구원은 TSMC가 그동안 고객사들에 삼성전자나 인텔보다 더 확실한 반도체 양산 능력을 증명한 만큼 앞으로도 시장 지배력을 지킬 가능성이 있다고 바라봤다.

이미 최신 미세공정 반도체를 수요로 하는 고객사들이 약 90%의 물량을 TSMC에 맡기고 있기 때문에 TSMC가 기술력 우위를 유지한다면 삼성전자에 고객사를 빼앗기지 않을 것이라는 의미다.

다만 삼성전자가 시장의 예상보다 빠르게 3나노 GAA공정 반도체 파운드리 수율 개선에 성공한다면 시장에서 승기를 잡을 공산이 크다.

삼성전자는 최근 콘퍼런스콜에서 “3나노 공정의 선단 공정기술 개발 체계를 개선해 수율을 높이는 기간을 단축하도록 하겠다”고 말했다. 김용원 기자