삼성전자 파운드리 반도체 제조의 주요 업체인 디비전은 3nm 공정 기술에서 상당한 난관에 부딪히고 있습니다. 3년 전 3nm 양산을 시작한다고 선언했음에도 불구하고 삼성의 1세대 3nm 노드(SF3E)는 수율과 효율성 모두에서 기대에 미치지 못했습니다. 이러한 어려움은 회사의 시장 점유율과 경쟁력에 영향을 미칩니다.
수율 및 효율성 문제
업계 전문가들은 삼성 파운드리의 3nm 공정이 직면한 주요 과제로 수율과 전력 효율성이 낮다는 점을 지적합니다. 이 회사는 전력 소비 제어와 열 관리를 강조하지만, 성능은 여전히 주요 경쟁사인 TSMC에 뒤처집니다. TSMC의 칩은 뛰어난 전력 효율성을 제공하는데, 이는 모바일 및 서버 시장에서 AI 서비스에 대한 수요가 증가하고 있음을 감안할 때 중요한 요소입니다.
삼성의 3nm 공정은 gate-all-around(GAA) 기술을 기반으로 하며, 5nm 전작에 비해 상당한 발전을 약속했습니다. 하지만 현실은 실망스러웠습니다. 1세대 3nm 칩은 만족스러운 수율을 달성하는 데 어려움을 겪었고, 암호화폐 채굴과 같은 틈새 시장에만 적용되었습니다. 삼성 시스템 LSI 사업부에서 개발하고 삼성 파운드리의 3nm 공정을 통해 생산된 Exynos 2500도 수율 관련 문제에 직면해 있습니다.
TSMC의 지배력
반면 TSMC는 Google과 Qualcomm과 같은 주요 기술 대기업으로부터 차세대 3nm 칩에 대한 주문을 확보했습니다. Google의 차기 플래그십 칩셋인 Tensor G5는 TSMC에서 제조될 예정이며, 이는 Samsung Foundry에서 벗어나는 전환을 의미합니다. Qualcomm도 TSMC와 Samsung Foundry 모두와 협력하여 이중 소싱을 고려하고 있지만, TSMC가 여전히 주요 초점입니다.
TSMC의 선택은 성능으로 귀결됩니다. TSMC의 3nm 칩 생산 비용이 더 높음에도 불구하고 상당한 성능 차이가 투자를 정당화합니다. TSMC의 칩은 전력 효율성 측면에서 삼성보다 성능이 뛰어날 뿐만 아니라 전반적인 수율도 더 좋습니다.
열 관리 과제
AI 애플리케이션의 증가로 반도체의 열 문제가 심화되었습니다. 모바일 칩의 경우 과도한 열은 스마트폰 구조를 손상시켜 신뢰성과 수명에 영향을 미칠 수 있습니다. 서버 칩의 경우 하나의 서버 랙에서 발생하는 열이 빠르게 퍼져 전체 서버 팜에 과부하를 일으킬 수 있습니다.
TSMC의 전력 효율성 우위는 파운드리 시장에서의 지배력에 기여합니다. 이 회사는 열 관리에 끊임없이 집중하여 까다로운 작업 부하에서도 안정적인 성능을 보장했습니다. 이러한 노력에도 불구하고 삼성전자는 이 격차를 메우기 위해 힘든 싸움을 치르고 있습니다.
앞으로의 전망
삼성전자는 2nm 공정에 Backside Power Delivery(BSPDN) 기술을 도입하여 이러한 과제를 해결하고자 합니다. BSPDN은 게임 체인저가 될 것이며 전력 효율을 크게 개선할 것입니다. 원래는 2027년 이후에 상용화할 계획이었지만, 삼성은 이 기술의 채택을 서두르기로 결정했으며, 내년이나 2026년까지 2nm 공정의 양산을 시작할 계획입니다.
요약하자면, 삼성 파운드리의 수율과 효율성에 대한 어려움은 반도체 제조의 치열한 경쟁을 강조합니다. 산업이 진화함에 따라 회사는 혁신하고 기술적 장벽을 극복하여 시장에서의 입지를 유지해야 합니다.
참고문헌:
