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삼성전자, 미세공정 '마의 벽' 독자기술로 극복

  • 송고 2017.05.25 10:38 | 수정 2017.05.25 10:38
  • 최다현 기자 (chdh0729@ebn.co.kr)

7나노 EUV 도입·4나노 GAAFET 기술 도입해 한계 극복

메모리반도체 eMRAM·사물인터넷 시대 18나노 FD-SOI 공개

김기남 삼성전자 반도체 총괄 사장이 미국 산타클라라에서 열린 '삼성 파운드리 포럼'에서 삼성전자의 최신 파운드리 공정 기술과 솔루션을 발표하고 있다.ⓒ삼성전자

김기남 삼성전자 반도체 총괄 사장이 미국 산타클라라에서 열린 '삼성 파운드리 포럼'에서 삼성전자의 최신 파운드리 공정 기술과 솔루션을 발표하고 있다.ⓒ삼성전자

삼성전자가 한계에 다다르고 있는 미세화 공정의 벽을 넘기 위한 기술 로드맵을 공개했다. 특히 삼성전자의 자체적인 기술력으로 공정 한계를 극복해 2020년까지 4나노 개발을 완료한다는 목표를 세웠다.

25일 삼성전자는 미국 산타클라라에서 '삼성 파운드리 포럼'을 개최하고 올해 개발을 완료할 8나노부터 2020년 4나노까지 도달하는 미세화 공정의 구체적인 계획을 발표했다.

◆2018년 EUV 도입 7나노 개발…자체공정으로 2020년 4나노까지
삼성전자는 매년 집적도를 높여나갈 계획이다. 8나노는 올해 안에 공정개발을 완료하며 7나노는 내년을 개발 완료 목표 시점으로 잡았다. 핀펫구조로 구현하는 최고 수준의 집적도인 5나노는 2019년, 자체적인 MBCFET 기술이 적용된 4나노는 2020년이 목표다.

삼성전자는 현재 양산에 성공한 10나노 기술을 바탕으로 8나노LPP를 구현할 계획이다. 8나노는 극자외선노광장비(EUV) 도입 전 도달할 수 있는 가장 경쟁력 있는 미세공정으로 꼽힌다.

7나노LPP부터는 EUV를 적용한 공정이다. 글로벌 선두기업들은 미세화 공정의 한계를 극복하기 위해 EUV에 대한 투자를 진행해왔다. 이중 삼성전자가 처음으로 구체적인 도입 시기를 밝힌 것이다. 차세대 노광장비로 꼽히는 EUV는 네덜란드의 ASML이 독점 생산한다. 삼성전자는 기술 로드맵을 발표하면서 ASML과의 협력 계획도 포함시켰다.

FinFET 공정의 구조.ⓒ삼성전자

FinFET 공정의 구조.ⓒ삼성전자

EUV를 도입한 7나노를 기반으로 6나노 공정을 개발한다. 6나노LPP에는 삼성의 독자적인 '스마트 스케일링 솔루션'을 적용해 7나노 대비 집적도를 향상시키는 동시에 초저전력 특성을 구현하게 된다.

핀펫(FinFET)구조로 구현할 수 있는 마지막 단계의 미세공정은 5나노다. 핀펫은 기존의 평면으로 이뤄진 반도체 칩 구조를 3D구조로 설계하면서 돌출된 부분이 물고기 등지느러미와 닮아 '핀펫'으로 명명됐다.

4나노에 도달하기 위해서는 삼성전자의 자체적인 기술이 빛을 볼 예정이다. 차세대 트랜지스터 구조인 MBCFET을 적용하게 되는데, 이 공정은 핀펫 구조의 크기 축소와 성능 향상 한계를 극복한 'GAAFET(Gate All Around Field Effect Transistor)' 기술이다. GAAFET는 게이트의 모양을 원형으로 만들어 접하는 면적을 넓히는 구조로 접촉하는 면이 넓어지기 때문에 크기를 줄일 수 있다.

이번 포럼에서는 차세대 메모리반도체인 eM램(Embeded Magnetic Random Access Memory)과 무선통신칩을 통합한 기술인 18나노 FD-SOI도 소개됐다. M램은 내장된 형태의 자성체 소자를 이용한 비휘발성 메모리로 플래시 메모리 대비 쓰기 속도가 1000배 빠른 특징이 있다.

FD-SOI 기술은 공정이 쉬우면서 생산성이 높다. 또한 실리콘 웨이퍼 위에 산화막을 형성해 누설 전류를 크게 줄여 전력 소모량에서 강점이 있다. 때문에 사물인터넷 시대를 맞아 다시금 각광받고 있는 기술로 꼽힌다. 삼성전자는 eM램 및 18나노 FD-SOI는 2020년을 개발 완료 시점으로 잡았다.

시장조사기관 IHS마킷에 따르면 전세계 파운드리 시장은 지난해 569억달러 규모로 집계됐으며 오는 2020년까지 766억달러로 성장할 것으로 예상했다. 파운드리업계 1위는 대만의 TSMC로 지난해 매출 점유율은 50.6%에 달했다. 삼성전자의 파운드리 부문은 45억달러로 전체 시장의 7.9%를 점유하고 있다.

삼성전자 관계자는 "파운드리포럼은 고객사들을 대상으로 삼성이 보유한 기술을 공유해 고객들이 원하는 설계를 충족시킬 수 있다는 것을 보여주는 자리"라며 "이번 미국 포럼을 시작으로 국내 및 해외에서 진행할 계획"이라고 말했다.


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