인텔, 삼성, TSMC 파운드리 삼국지 현 상황은?
반도체 업계가 불황의 늪에 빠져들고 있다고 연일 보도가 쏟아지고 있죠?
그런데 이런 반도체 불경기 속에서 때아닌 경쟁이 펼쳐지고 있습니다.
바로 파운드리 공정 미세화 전쟁 시즌 2입니다.
이번에는 인텔과 삼성 간의 신경전이 있었는데요.
tsmc는 이번에는 공정 미세화 경쟁에서 한 발 물러나 있는 모양새입니다.
오히려 뭔가 뒤처지는 것이 아닌가 하는 기사마저 나오는 상황이죠.
바로 tsmc 3나노의 적용 시점이 내년 가을에 나오는 아이폰 15에 탑재되는 a17 바이오닉이라는 비관적인 기사가 나왔습니다.
반면 삼성전자는 약 하루 전인 10월 4일 삼성 파운드리 포럼에서 1.4나노 양산 계획을 밝혔습니다.
삼성전자는 이날 발표에서 2025년까지 2나노 양산을 시행하고, 2027년 1.4나노 반도체 양산을 시작하겠다고 공언하였습니다.
이 발표는 며칠 전 인텔이 삼성전자와 tsmc보다 먼저 1.8나노미터를 2024년 내에 양산하겠다고 발표한 상황에서 이루어진 것이기에 더욱 이목을 집중시켰는데요.
본래 인텔은 지난 2020년 엑셀러레이터 행사 때에 인텔 파운드리 공정 발표 시 1.8나노 적용 시점을 2025년으로 명시하여 세간을 놀라게 한 적이 있습니다.
그러나 지난 4월 11일 미국 오리건 주 힐스보로에 위치한 1dx 라인 확장 팹의 개장 행사에서 팻 갤싱어는 느닷없이 1.8나노 양산 시점을 2024년 하반기로 6개월을 당겨 발표했습니다.
이후 9월 27일에 열린 이노베이션 2022 행사에서 팻 갤싱어 ceo는 1.8나노 반도체의 설계를 연내에 완료하겠다고 깜짝 발표를 했습니다.
이후 2023년 한 해 동안 시험 생산과 수율 향상 과정을 거쳐 2024년 예정대로 1.8나노 반도체 양산에 돌입하겠다고 밝혔습니다.
그야말로 이번에는 뻥텔이 되지 않겠다고 이를 단단히 갈고 있는 것으로 보입니다.
그도 그럴 것이 이미 1.8나노 테스트 라인을 갖추고 여러 시험을 진행 중인 것으로 알려져 있고요.
상당한 진척이 있는 것으로 알려져 있습니다.
그럼 삼성 상황도 살펴볼까요?
삼성은 10월 4일 삼성파운드리 포럼 2022 자리에서 1.4나노 양산 계획을 발표했습니다.
이번 파운드리 포럼의 핵심은 뭐니 뭐니 해도 선단 공정 로드맵과 패키징에 관한 것이었습니다.
tsmc에게 패키징 기술력에서 밀린다는 평가를 받는 삼성전자 파운드리로서는 패키징 기술력을 얼마나 향상했는가가 고객사들이 집중하는 하나의 중요 포인트 중 하나였을 것입니다.
하지만 사실 패키징보다는 이번 파운드리 포럼에서 관심이 집중된 것은 이것이었죠?
"인텔은 이미 1.8나노 반도체의 설계를 연내 마감하겠다고 밝혔다.
이에 맞서는 삼성전자 파운드리의 선단 공정 로드맵은 무엇인가?"
이러한 시장의 질문에 삼성전자는 2027년 1.4나노 양산 계획을 발표함을 통해 센세이션을 불러일으킨 것입니다.
그렇다면 이쯤에서 tsmc와 삼성, 그리고 인텔의 미세공정 로드맵을 비교해 보겠습니다.
특히 3나노 이후의 선단 공정에 대해서 살펴보았으면 좋겠는데요.
일단 현재 3나노 양산이 가능한 곳은 삼성전자 파운드리가 유일합니다.
tsmc에서 3나노 반도체 양산에 대한 여러 루머들이 퍼졌지만 결국 애플의 a16 바이오닉도, 인텔의 차세대 cpu도 3나노의 첫 고객이 되지 못했습니다.
tsmc가 공정 개발에 난항을 겪고 있기 때문입니다.
또한 경기 침체 또한 대량의 최선단공정 물량 수주를 가로막는 걸림돌로 작용하고 있습니다.
tsmc가 이렇게 3나노 수율 안정화에 어려움을 겪는 와중에서 삼성전자의 3나노 GAA 공정은 한없이 낮은 수율이긴 하지만 세계 최초로 양산에 성공하고 수율 향상에 열을 올리고 있습니다.
난항이 예상되었던 GAA 구조를 가진 3나노 트랜지스터를 개발하는 데에 성공한 삼성전자는 이제 최선단 공정에서 빅테크 기업들의 간택을 받기 위해 고군분투하고 있습니다.
인텔은 어떨까요?
인텔은 아직 인텔 4 안정화에 주력하고 있습니다.
인텔 4는 조금 헷갈리시겠지만 인텔의 7나노 공정을 의미합니다.
2020 엑셀러레이터 행사에서 밝힌 대로라면 2022년에는 7나노에 해당하는 인텔 4 공정으로 준수한 수율의 인텔 반도체가 생산되고 있어야 합니다.
하지만 실상은 인텔 4에 돌입은 했지만 아직까지도 유의미한 수율을 확보하는 데에 고전하고 있다고 보입니다. 삼성과 TSMC가 겪었던 공정 개발의 애로 사항을 인텔도 동일하게 겪고 있다고 보면 될 것 같습니다.
그런데 그런 상황에서 1.8나노 반도체 설계를 연내 완료한다는 발표를 한 것입니다.
물론 설계와 생산을 같이하는 종합 반도체 기업 인텔이니 다소 이른 시기에 최선단 공정을 활용한 반도체의 설계에 성공하는 것은 있을 수 있는 일입니다.
그렇지만 설계 완료와 양산은 그 의미가 다르죠.
설계 완료라면 1.8나노를 기반으로 하는 반도체를 실제 설계를 한 후 시험 생산하여 반도체로서 기능을 하는지 확인하는 데에 성공한 정도라고 보시면 됩니다.
인텔은 이미 1.8나노 시험생산을 위한 설비를 갖춰 놓았으니 리스크 생산으로 소량을 생산하여 테스트하는 데에 완료를 했겠죠?
딱 거기까지인 것입니다.
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실제 1.8나노 양산을 2024년까지 할 수 있을지는 누구도 장담할 수 없습니다.
이는 물론 삼성전자나 TSMC에게도 마찬가지로 적용되는 것입니다.
TSMC가 3나노에서 고전을 면치 못할 줄 누가 알았겠습니까?
삼성전자가 세계 최초로 3나노 GAA 양산에 성공하고, 2023년까지 GAA 2세대 공정을 완료하기 위해 박차를 가할 줄 누가 알았겠습니까?
하지만 이 이후의 공정이 삼성전자가 생각하는 것처럼 순탄하게 돌아가지 않을 가능성도 배제할 수 없습니다.
일단 현재 로드맵대로 개발 일정이 3개사 모두 순조롭게 흘러간다면 일단 공정 개발 상에서 가장 빠른 스피드로 공정을 향상할 기업은 인텔입니다.
2025년 2나노 양산 계획을 가지고 있는 TSMC와 삼성에 비해 6개월 빨리 1나노 대역으로 진입하게 됩니다. 이미 설계 과정이 마무리 단계에 있는 만큼 곧 시험생산과 수율 조정, 그리고 실제 양산으로 들어가게 될 것입니다.
반면 우리가 유심히 보아야 할 점은 인텔은 아직 7나노 수율도 불안정하다는 사실입니다.
뛰어난 설계 역량으로 1.8나노 반도체 설계를 마무리했다고 하더라도 인텔의 불안정한 생산 라인이 과연 1.8나노 반도체를 계획대로 생산해 낼 수 있을지는 미지수입니다.
반면 세계 최초로 3나노 GAA 양산에 성공한 삼성전자는 2023년부터 3나노 양산을 본격화할 것으로 보입니다.
사실 세계 최초 양산된 3나노 반도체는 중국의 ASIC 업체의 채굴용 칩으로서 유의미한 수량은 아니었기에 앞으로 3나노 생산이 예상되는 구글 텐서칩 2세대와 엑시노스 2300 등의 본격적 양산은 2022년 하반기에서 2023년 상반기가 될 것입니다. 어쨌든 삼성도 양산다운 양산은 2023년부터라고 보면 좋을 겁니다.
TSMC가 2023년 하반기 A17을 기점으로 3나노 양산에 돌입하고 나면 세계는 또다시 TSMC와 삼성 간의 3나노 이하 초미세공정 양산 전쟁을 관전하게 되겠죠?
과연 1.4나노의 벽은 누가 먼저 터치하게 될지 귀추가 주목되는데요.
현재의 로드맵 대로라면 양사 모두 2025년 2나노, 삼성이 2027년 1.4나노, TSMC가 2028년 1.4나노 양산에 들어갈 것으로 보입니다.
정리합니다.
반도체 업계는 불황이라고 아우성이지만 파운드리 2강과 신규 시장 참여자 인텔의 3자 경쟁은 더욱 격하게 불붙고 있습니다.
격전지는 1나노 대 반도체 양산입니다.
현재의 로드맵 대로라면 인텔 2024년 , 삼성 2027년, TSMC 2028년이 예상됩니다만 말 그대로 예상일 뿐입니다.
실제로는 어찌 이 경쟁이 흘러가게 될지 누구도 모르겠죠?
바라기는 인텔이 헛다리를 계속 짚어주고, TSMC가 3나노에서 헤매는 동안 삼성이 치고 나가길 바라지만 그것 또한 저의 바람뿐이겠죠?
간단히 파운드리 3대장의 미세공정 경쟁 현황을 짚어드렸습니다.
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