삼성전자, 올해 '파운드리 2위' 목표 달성할 듯

[이데일리 김겨레 기자] 삼성전자(005930)가 세계 최대 반도체 위탁생산(파운드리)업체 TSMC에 이어 업계 2위에 올라설 전망이다. 삼성전자는 7나노 극자외선(EUV) 공정 양산을 시작해 ‘2강(强)체제’를 굳힌다는 포부다.

18일 업계에 따르면 시장조사기관 IC인사이츠는 올해 삼성전자가 세계 파운드리 시장점유율 14%를 차지해 업계 2위가 될 것으로 전망했다. 파운드리 매출액은 100억달러를 넘어설 것으로 봤다. 이로써 삼성전자는 올해 목표였던 ‘파운드리 매출 100억달러·업계 2위’ 달성이 예상된다.

지난해까지 삼성전자는 6% 점유율로 세계 4위였다. 하지만 올해 들어 업계 2위 글로벌 파운드리가 7나노 이하 공정을 포기한데다 IC인사이츠가 삼성전자 시스템 LSI 사업부가 파운드리 사업부에 맡긴 위탁생산 물량도 시장점유율에 포함시켰다. 기존에는 내부거래로 봤지만 지난해 파운드리사업부가 독립하면서 별도 매출로 잡히기 때문이다.

삼성전자는 7나노 EUV 공정 양산을 시작하며 대만 TSMC의 독주를 막을 유일한 대안으로 부상하는 모양새다. 최근 반도체 공정이 10나노 이하로 접어들면서 기존 노광 공정이 한계에 이르렀는데, 이를 대체할 수 있는 EUV 장비를 확보한 기업은 투자력을 확보한 TSMC와 삼성전자뿐이다.

밥 스티어 삼성전자 DS부문 미주총괄 시니어 디렉터는 17일(현지시간) 미국 실리콘밸리에 위치한 삼성전자 미주법인(DSA)에서 열린 ‘삼성 테크 데이 2018’에서 “7LPP 공정은 삼성전자가 EUV 노광 기술을 적용하는 첫 번째 파운드리 공정으로 삼성전자는 이번 생산을 시작으로 7나노 공정의 본격 상용화는 물론 향후 3나노까지 이어지는 공정 미세화를 선도할 수 있는 기반을 확보했다”고 발표했다.

반도체는 제한된 크기 안에 보다 미세한 회로를 새겨 넣어 고성능, 저전력 제품으로 발전했다. 반도체 미세공정은 웨이퍼 위에 회로가 새겨진 마스크를 두고 특정 광원을 마스크에 투과시키는 방식으로 이뤄진다. 이를 노광 공정 또는 포토 공정이라고 부른다. 반도체 미세공정이 미세화되면서 노광 공정을 수 차례 반복해(멀티 패터닝) 미세한 회로 패턴을 구현해왔으나, 최근 반도체 공정이 10나노 이하로 접어들면서 불화아르곤(ArF)을 사용하기 어려워졌다.

EUV는 불화아르곤을 대체할 수 있는 노광 장비의 광원으로 기존 불화아르곤보다 파장의 길이가 1/14 미만에 불과해 보다 세밀한 반도체 회로 패턴을 구현하는데 적합하고, 복잡한 멀티 패터닝 공정을 줄일 수 있어 반도체의 고성능과 생산성을 동시에 확보할 수 있는 장점이 있다.

삼성전자의 7LPP 공정은 10LPE 대비 면적을 약 40% 줄일 수 있으며, 약 20% 향상된 성능 또는 약 50% 향상된 전력 효율을 제공한다. 또한 EUV 노광 공정을 사용하지 않는 경우에 비해 총 마스크 수가 약 20% 줄어 고객들은 7LPP 공정 도입에 대한 설계 및 비용 부담을 줄일 수 있다.

EUV는 기존 반도체 미세공정의 한계를 극복할 수 있는 광원이지만, 실제 양산에 적용하기 위해서는 완전히 새로운 방식의 장비 개발과 인프라 구축이 함께 이루어져야 한다. 삼성전자는 2000년대부터 EUV 기술을 연구해왔다.

아울러 EUV 노광 공정에 사용되는 마스크의 결함 여부를 조기에 진단할 수 있는 검사 장비를 자체 개발하고, 크기와 무게가 대폭 증가한 EUV 노광 장비를 대량으로 수용할 수 있는 첨단 라인을 내년 말 완공 목표로 경기도 화성캠퍼스에 구축하고 있다.

배영창 삼성전자 파운드리 전략마케팅팀 부사장은 “삼성 파운드리는 EUV 적용 공정을 상용화 해 반도체 제조 방식에 대한 근본적인 변화를 이끌었으며, 고객에 공정 수 감소 및 수율 향상·제품 출시 기간 단축 등의 이점을 제공할 수 있게 됐다”며 “7LPP는 모바일과 HPC 뿐만 아니라 데이터센터, 자동차 전자장치부품, 5G, AI 등 폭넓은 응용처에도 최선의 선택이 될 것으로 생각된다” 고 말했다.