AI 시대 맞서 TSMC 잡을 삼성 파운드리 전략은 '첨단 패키징'

9일 서울 코엑스서 개최된 '삼성 파운드리 포럼'

글로벌 유일 종합 반도체 기업의 '턴키' 전략 강조

"AI(인공지능) 급성장에 따라, 고성능 및 저전력이 핵심"

9일 삼성동 코엑스에서 열린 '삼성 파운드리 포럼 2024(Samsung Foundry Forum 2024)'에서 삼성전자 파운드리 사업부장 최시영 사장이 기조연설을 하고 있다.ⓒ삼성전자

"3나노 GAA(게이트올어라운드) 공정부터 2나노 양산 계획, BSPDN(후면전력공급) 적용까지 파운드리 공정 로드맵이 모두 순항 중이다. 파운드리와 메모리, 패키징 솔루션까지 다 보유한 삼성만의 경쟁력은, 고성능 및 저전력 AI 반도체 제조가 필요한 고객사들에게 최적의 선택이 될 것"

삼성전자가 파운드리 사업 3나노에서 2나노 경쟁까지 승기를 잡기 위해서 '첨단 패키징'을 앞세우겠다는 전략을 발표했다. 최근 급부상하는 AI (인공지능) 반도체 시장에 맞서 자사만의 고유한 역량으로 경쟁사인 대만 TSMC를 따라잡겠다는 방침이다.

삼성전자는 9일 서울 코엑스에서 '삼성 파운드리 포럼'을 개최하고 경쟁사인 대만 TSMC와의 격차를 좁힐 방법을 제시했다. 파운드리와 메모리, 패키지 역량을 모두 보유한 글로벌 유일 종합 반도체 기업의 특성을 살려 고객 요구에 맞춘 통합 AI 솔루션 '턴키(Turn Key·일괄 생산)' 서비스를 차별화하겠다는 것이다.

최시영 삼성전자 파운드리 사업부장은 이날 기조연설에서 "글로벌 데이터센터에서 쓰는 전력 소묘량이 현재는 전체의 2% 수준이지만 2026년엔 최대 두배 증가할 것으로 본다"고 했다.

최 사업부장은 "이에 고성능 저전력이 가장 중요한 요소가 될 것으로 보고 AI 전력 효율을 높이는 BCD(Bipolar-CMOS-DMOS), 엣지 디바이스의 정확도를 높여주는 고감도 센서 기술 등 스페셜티 솔루션을 융합하며 고객에게 가장 필요한 AI 솔루션을 제공하겠다"고 덧붙였다.

송태중 삼성 파운드리사업부 팀장 역시 '통합적 솔루션'을 강조했다. 그는 "경쟁력 있는 고대역 메모리 기술과 2.5D 패키징 등을 개별 제공하는 회사는 많지만 통합 AI솔루션을 제공하는 건 삼성 AI 솔루션 하나 뿐"이라며 "기술이 최적화되고 통합됐을 때 고객에게 최고 가치를 제공할 수 있다"고 강조했다.

이와 관련해 삼성 파운드리 협력사 측 한 관계자는 "파운드리 공정기술 만으로는 이제 경쟁력이 될 수 없다"며 "에코시스템 파트너 강화과 메모리 패키징 통합솔루션에 대한 투자를 늘려가는 것이 삼성만의 경쟁력이 될 것이라 본다"고 말했다.

현재 삼성전자는 저전력·고성능 반도체를 구현하기 위한 GAA(Gate-All-Around) 공정과 2.5차원 패키지 기술 경쟁력을 끌어올린다는 전략이다. GAA는 트랜지스터 채널의 3개면을 감싸는 핀펫(FinFET) 구조에서 4개면으로 늘린 것으로 데이터 처리 속도와 효율을 높일 수 있는 기술로 꼽힌다.

삼성전자는 지난 2022년 세계 최초로 GAA 공정을 3나노에 적용해 양산에 성공했다. 경쟁사인 TSMC 역시 2나노 공정부터는 GAA를 적용할 것으로 알려졌다. 이에 삼성은 내년 말 2나노 양산을 시작으로 2027년 1나노 공정 진입을 준비중이라는 계획을 미국에서 열린 파운드리 포럼에서 밝힌 바 있다.

삼성전자는 국내 DSP(디자인 솔루션 파트너) 업체인 가온칩스와의 협력으로 최근 2나노 기반 AI 가속기 반도체를 일본 기업 프리퍼드 네트웍스로부터 수주했다. 프리퍼드 네트웍스는 일본 AI 기업으로 딥러닝 분야에 특화해 생성형 AI 기반 모델까지 AI 밸류체인을 수직 통합해 첨단 기술을 개발하는 기업이다.

삼성전자는 이날 한국의 우수한 팹리스 업체들이 HPCㆍAI 분야에서 영향력을 빠르게 확대해 나갈 수 있도록 DSP들을 적극적으로 지원하겠다고도 밝혔다. 삼성은 국내 고객들이 최신 공정기술을 활용할 수 있도록 기술지원을 제공하고 있으며 시제품 생산을 위한 MPW(Multi Project Wafer) 서비스를 운영하고 있다.

MPW 서비스를 활용하는 고객은 단일 웨이퍼에 여러 종류의 설계를 배치하여 테스트하는 등 제조 비용을 절감하고 더욱 완성도 높은 반도체를 개발할 수 있다. 삼성전자의 올해 MPW 서비스 총 횟수는 4나노 공정부터 고성능 전력반도체를 생산하는 BCD 130나노 공정까지32회로 작년 대비 약 10% 증가했으며, 2025년에는 35회까지 확대한다.

삼성전자는 이날 공정 로드맵과 서비스 현황 등을 발표하는 한편, 파트너사 간 네트워킹 기회를 제공하고 혁신을 위한 협력 강화 방안을 논의했다. 특히, 텔레칩스, 어보브, 리벨리온 3사는 삼성 파운드리 포럼 세션 발표를 통해 삼성 파운드리와의 성공적인 협력 성과와 비전 그리고 팹리스 업계 트렌드 등을 공유했다.

또한, 세이프 포럼에서 삼성전자와 국내외 파트너들은 2.5D/3D 칩렛 설계 기술, IP 포트폴리오, 설계를 검증하고 최적화하는 방법론 등 AI 반도체 설계 인프라를 집중 소개했다.

삼성전자는 지난달 실리콘밸리 미국 파운드리 포럼 행사에서 개최한 최첨단 패키지 협의체(Multi-Die Integration Alliance) 첫 워크숍 결과를 파트너사들과 공유하며,첨단 공정기술과 설계 인프라, 패키지 기술을 활용한 차세대 고성능ㆍ고대역폭 반도체의 높은 구현 가능성을 강조했다.

삼성전자는 지난 달 "Empowering the AI Revolution"을 주제로 미국 실리콘 밸리에서 파운드리 포럼과 세이프 포럼을 개최한 바 있으며, 올해 하반기에는 일본과 유럽 지역에서도 행사를 개최할 계획이다.