인더뉴스 이진솔 기자ㅣ 삼성전자가 반도체 공정에 차세대 반도체 기술을 접목했다. 이를 기반으로 파운드리 분야 지배력을 강화할 전망이다.
삼성전자가 극자외선(EUV·Extreme Ultra Violet) 기술을 기반으로 5나노 공정 개발에 성공했다고 16일 밝혔다. 이어 이달 안에 7나노 제품을 출하하고 6나노 제품 설계를 완료해 올해 내 양산을 하겠다는 계획도 내놨다.
반도체를 만들 때는 웨이퍼 위에 레이저로 회로를 그리는 포토 공정을 거친다. 업계는 회로의 선폭을 좁혀 반도체 동작 속도를 높이는 데 주력해왔다. 10나노 이하 공정도 그 과정이다.
하지만 10나노 이하 공정에 접어들면서 포토 공정의 난도가 증가하고 있다. 기존 불화아르곤(ArF) 광원을 사용하는 노광 공정이 한계에 달했다고 평가받는 이유다.
EUV 기술은 파장이 ArF보다 작다. 최대 3나노 수준의 미세한 회로를 제작할 수 있다. 회로를 새기는 작업을 반복하는 멀티 패터닝(Multi-Patterning) 공정을 줄여 성능과 수율도 높일 수 있다.
삼성전자는 “초미세 공정 포트폴리오를 확대해 파운드리 기술 리더십과 4차 산업혁명을 이끌 시스템 반도체 사업 경쟁력을 강화한다는 전략”이라며 “이번 공정 확대가 국내 반도체 생태계 발전과 시스템 반도체 산업 육성에도 큰 역할을 할 것으로 기대된다”고 말했다.
삼성전자가 이번에 개발한 차세대 5나노 공정은 셀 설계 최적화를 통해 기존 7나노 공정 대비 로직 면적을 25% 줄일 수 있다. 또한 20% 향상된 전력 효율 또는 10% 향상된 성능을 제공한다.
이번 5나노 공정은 기존 7나노 공정에 적용된 설계 자산(IP·Intellectual Property)을 활용할 수 있다. 기존 7나노 공정을 사용한다면 새 공정 설계 비용을 줄일 수 있다.
삼성전자는 7나노와 6나노 파운드리 공정에서도 양산을 본격화한다. 올해 초 업계 최초로 EUV 공정을 적용한 7나노 제품 양산을 시작해 이달 출하할 계획이다. 삼성전자는 “6나노 공정 제품은 고객과 생산 협의 중이며 설계가 완료돼 올해 하반기 양산할 예정”이라고 말했다.
이번 초미세 공정의 기반이 된 EUV 기술은 기존 불화아르곤(ArF)보다 파장의 길이가 짧은 EUV 광원을 사용해 더 세밀한 반도체 회로를 구현할 수 있다. 회로를 새기는 작업을 반복하는 멀티 패터닝(Multi-Patterning) 공정을 줄여 성능과 수율을 높일 수 있다.
삼성전자는 파운드리 사업으로 국내 시스템반도체 경쟁력을 높인다는 방침이다. 파운드리 사업은 반도체 장비·소재·디자인·패키징·테스트 등 생산과정에 다양한 업체들의 기술이 함께 투입된다. 전후방 연관 효과가 크다.
삼성전자는 우선 웨이퍼 1장에 여러 종류의 반도체 제품을 생산하는 ‘MPW(Multi Project Wafer) 서비스’를 최신 5나노 공정까지 확대한다. MPW는 다품종 소량 생산을 위한 파운드리의 한 형태다.
또한 파운드리 지원 프로그램인 ‘SAFE TM(Samsung Advanced Foundry Ecosystem)’로 시스템 반도체 생태계를 조성한다. 이 프로그램은 공정 설계 키트(PDK)·설계 방법론(DM)·자동화 설계 툴(EDA) 등 5나노 공정 기반 제품 설계를 돕는 디자인 인프라를 제공한다.
삼성전자는 “팹리스 고객들이 프로그램을 활용해 더욱 쉽고 빠르게 제품을 설계할 수 있고 신제품 출시 시기도 앞당길 수 있다”며 “삼성전자 서비스와 생산기술은 국내 팹리스 업체들이 글로벌 시장에서 경쟁할 수 있는 시스템 반도체를 내놓는 데 큰 도움을 줄 것”이라고 말했다.
배영창 삼성전자 파운드리사업부 전략마케팅팀 부사장은 “EUV 기반 공정은 성능과 IP 등에서 다양한 강점을 가지고 있어 5G ·AI ·전장 등 신규 응용처를 중심으로 높은 수요가 예상된다”며 “앞으로도 첨단 공정 솔루션으로 미래 시스템 반도체 산업을 이끌어 나갈 것”이라고 밝혔다.
삼성전자는 최신 파운드리 생산시설인 화성캠퍼스 S3 라인에서 EUV 기반 최첨단 공정 제품을 생산하고 있다. 현재 건설 중인 화성캠퍼스 EUV 전용 라인을 2020년부터 가동할 계획이다.
