- 14나노 3D 핀펫 공정 조기 도입, 갤럭시S5에 적용

[디지털데일리 한주엽기자] 삼성전자가 시스템 반도체 사업의 승부수를 던졌다. 현행 28나노 공정에서 내년 상반기 최첨단 14나노 3D 핀펫(FinFET) 칩 생산으로 바로 넘어간다. 당초 삼성전자는 28나노 공정의 후속으로 20나노를 밀 계획이었으나 독자 애플리케이션프로세서(AP) 판매 및 파운드리 사업에서 ‘역전승’을 달성하려면 14나노 공정을 조기 도입하는 방안 밖에 없다고 판단했다.


14일 관련 업계에 따르면 삼성전자 부품(DS) 총괄 시스템LSI 사업부는 올 연말 14나노 칩의 엔지니어링샘플(ES, Engineering Sample) 출하를 앞두고 있다. 현재 개발 중인 20나노 공정에서 상용 제품을 출시한다는 계획은 지웠다. 20나노 공정은 14나노 칩 생산을 위한 ‘관문’이라는 것이 삼성에 정통한 관계자들의 설명이다. 삼성전자는 14나노 3D 핀펫 칩의 엔지니어링샘플을 제공한 이후 내년 초 비즈니스샘플(BS, Business Sample)을 제공하고 본격 양산에 돌입한다는 계획이다. 삼성전자는 지난해 12월 14나노 3D 핀펫 공정의 첫 테스트칩을 생산한 바 있다.

삼성전자가 시스템반도체 전용 라인인 화성 17라인(S3)의 완공을 서두르는 것도 바로 이 때문이다. 삼성은 지난해 연말 애플 파운드리 거래 종료 우려 등으로 공장 건설을 잠정 중단했었다. 그러나 14나노 칩을 조기 양산하면 승산이 있다고 판단, 5개월여만에 공사를 재개했다. 현재 이 공장은 외벽 공사까지 거의 마무리 단계에 접어들었다. S3에서 14나노 공정을 적용한 칩이 본격 양산된다.

삼성전자가 이 같은 도전 목표를 달성할 경우 시장에 미치는 영향은 매우 클 것으로 관측되고 있다. 삼성의 내부 계획은 내년 상반기 출시될 갤럭시S4의 후속 모델에 14나노 3D 핀펫 공정이 적용된 64비트 모바일 애플리케이션프로세서(AP) 엑시노스6 시리즈(가칭)를 탑재한다는 것이다. 엑시노스6 시리즈는 64비트 명령어를 지원하는 ARM 코어텍스 A53, A57 코어를 동시 내장한 빅리틀 구조로 개발되고 있다. 14나노 3D 핀펫 공정이 적용돼 누설 전류는 줄어들고 성능은 최대로 높아질 것으로 보인다.

후공정인 패키징 분야의 혁신도 가미된다. 삼성이 생산하는 14나노 칩은 메모리(D램)가 로직 칩과 직접 연결되는 실리콘관통전극(TSV) 방식이 적용된다. ‘와이드IO2’로 명명된 이 기술이 구현되면 동일 전압(1.2V)에서 기존 LPDDR3 대비 2배 빠른 초당 25.6GB의 데이터를 주고받을 수 있다. 전력소모량 역시 절반 가량으로 줄어든다. 삼성전자 시스템LSI 사업부 관계자는 “전공정 쪽에선 이미 어느정도 개발이 완료된 상태이며 후공정만 완료되면 14나노 칩 양산이 가능할 것”이라며 “20나노는 거쳐가는 기술”이라고 설명했다.

파운드리 사업에서 애플과의 결별설이 나오고 있지만 삼성전자가 14나노 공정 조기 도입에 성공하면 장기 계약이 그대로 연장할 수 있다는 관측이다. 경쟁사인 TSMC의 경우 애플과의 거래 계약을 따내기 위해 16나노 3D 핀펫 공정 도입을 서두르고 있다. 그러나 애플이 요구하는 TSV 후공정 분야에선 기술 도입이 더딘 상태다. 내년 하반기나 돼야 양산에 접어들 수 있을 것으로 예상된다. 삼성과 6개월 가량 격차가 생기는 것이다. 파운드리 사업 분야의 미세공정 경쟁에서 삼성전자는 TSMC보다 항시 뒤쳐져왔다. 28나노 공정을 최초로 도입한 파운드리 사업자도 TSMC였다.

업계 관계자는 “14나노 공정으로 직행하겠다는 삼성전자 시스템LSI 사업부의 계획은 그야말로 승부수를 띄운 것”이라며 “성공한다면 독자 AP인 엑시노스 시리즈의 판매량 확대는 물론 애플과의 파운드리 장기 거래 계약도 쉽게 따낼 수 있을 것”이라고 말했다.

그러나 이 같은 도전 목표가 실패로 돌아갈 경우 타격이 만만치 않을 것이라는 평가도 있다. 삼성전자는 올해 초 빅리틀 구조의 옥타코어 프로세서 엑시노스5 옥타 5410을 무리하게 출시했지만 하드웨어 결함으로 홍역을 앓았고 매출과 이익이 크게 줄어든 상태다.


<한주엽 기자>powerusr@ddaily.co.kr



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