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3나노戰…삼성, TSMC 맞설 비장의 무기
설동협 기자
2022.08.31 08:00:26
전력소모등 더 효율적인 GAA 선도입...2023년 2세대에 승부수
이 기사는 2022년 08월 30일 16시 45분 유료콘텐츠서비스 딜사이트 플러스에 표출된 기사입니다.

[딜사이트 설동협 기자] 글로벌 파운드리(반도체 위탁생산) 시장 1위인 대만 TSMC가 최근 가격 인상을 예고하면서 그 배경에 관심이 쏠린다. 시장은 TSMC가 앞서 3나노 양산에 돌입한 삼성전자에 견제구를 날렸다는 분석이 나온다. 삼성전자는 게이트올어라운드(GAA) 기반 공정을 앞세워 정면승부에 나서겠다는 계획이다.

삼성전자 평택캠퍼스 생산라인. 사진제공/삼성전자

30일 반도체업계에 따르면 TSMC는 최근 고객사들에게 이르면 내년 칩 생산 가격을 인상하겠다는 방침을 정한 것으로 알려졌다. 인상률은 약 6~8% 수준이 될 것으로 점쳐진다. 가격 인상의 표면적인 이유는 글로벌 인플레이션과 공급망 악화 등에 따른 '원가 상승'이라는 설명이다. 


다만 TSMC는 지난해 하반기부터 꾸준히 칩 가격을 올려가며 최대 실적을 내고 있는 추세다. 원가 상승에 따른 타격이 크지 않다는 의미다. 이를 감안하면, TSMC의 이번 가격 인상 원동력은 사실상 기술력에 기반한 일종의 프리미엄값이다.


앞서 TSMC는 최신 미세공정인 3나노의 생산수율이 80%에 이른다고 공식 발표를 한 상태다. TSMC의 4나노 공정 수율은 70% 수준인데, 더 상위 기술인 3나노의 초기 수율이 높게 나타난 것이다. 이를 두고 일각에서는 TSMC의 3나노 초기 수율이 비정상적으로 높다는 주장이 제기되고 있다. 


실제 파운드리 시장 2위인 삼성전자의 경우 TSMC 보다 3나노 양산을 먼저 시작했지만, 수율만 놓고보면 걸음마 단계다. 삼성의 기존 4~5나노의 초기 수율을 감안하면, 약 30~40%대에 머물 것으로 보는 시각이 우세하다. 단순 수율만 놓고 보면, 같은 웨이퍼칩에서 생산되는 반도체의 양이 삼성전자보다 TSMC가 2배 가량 높은 셈이다. 

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이같은 이유로 시장에서는 TSMC가 실제 수율이 좀 낮더라도 기존 시장 1위 지위를 활용한 '프리미엄'을 통해 추격자인 삼성전자를 견제하려는 행보라는 분석이 나온다. 기술력에 의한 가격 인상으로, 매출을 높여 시장 점유율을 사수하겠다는 복안이다.


시장 한 관계자는 "TSMC가 생산하는 테스트칩은 크게 S램과 모바일·컴퓨팅인데, 수율 80%는 S램 생산에 국한된 것일 수 있다"며 "두 테스트 칩의 공정이 완전히 일치할 수 없는데, 공정을 합치게 될 경우 양품이 나올 확률은 더 낮아진다. 사실상 수율 80%는 일종의 '블러핑 전략'일 가능성이 높다"고 말했다. 이어 "TSMC가 3나노 양산 시점을 당초 계획보다 연기하면서 삼성전자가 최초 양산 타이틀을 가져간 만큼, 수율 공정을 앞세운 견제 차원으로 해석된다"고 덧붙였다.


현재 삼성전자는 3나노 수율을 공식적으로 밝히지는 않고 있다. 다만 세계 최초로 게이트올어라운드(GAA) 기반 3나노 양산에 나선 만큼, 추후 수율 개선이 이뤄질 경우 제품 경쟁력에서 우세할 수 있다는 평가가 나온다.


GAA는 TSMC가 3나노 공정에 적용하기로 한 핀펫(FinFET) 기술보다 전력 효율과 성능 면에서 더 우수한 기술로 꼽힌다. 반도체는 더 얇게 설계할수록, 칩의 크기도 작아져 발열을 낮출 수 있다. 발열을 낮추면 전력 효율을 높일 수 있기 때문에 미세공정이 중요하다. 


삼성전자는 오는 2023년 3나노 GAA 2세대 양산이 예정돼 있다. TSMC의 경우 오는 2025년쯤 2나노 공정에 GAA를 적용할 전망이다.


삼성전자 관계자는 "GAA 기술을 적용한 3나노 공정은 기존의 핀펫 기반 5나노급 공정 대비 성능 30%정도 늘고, 전력소모 및 면적은 각각 50%, 35%정도 감소한다"며 "GAA가 미세공정에 적용된 것은 최초다 보니 초기 수율이 안정적이지 않을 순 있지만, 향후 2세대급 GAA가 적용되면 해당 이슈는 점차 해소될 것으로 판단된다"고 말했다.

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