7나노 공정 매출 ↑
앞선 삼성의 극자외선 7나노와 3나노, 경쟁사는 어려워서 포기!
극자외선 공정 완성 시, 생산성 ↑
IBM과 엔디비아, 퀄컴 같은 대형 고객사 확보
삼성전자는 2005년 파운드리에 처음 진출했다. 밑바닥에서 시작해 마침내 2위까지 올라섰다. 이젠 1위 TSMC와 직접 경쟁해야 한다. TSMC는 세계 최강자 다운 시스템 반도체 생태계를 갖고 있고, 고객사와 경쟁하지 않는 순수 파운드리라는 이점도 지니고 있다. 삼성은 메모리 반도체 1위를 만든 최상급 기술력과 대규모 생산능력을 지니고 있다. 이제부터 두 공룡이 격돌한다.
| 점점 커지는 극자외선 7나노 매출 |
◆…2018년 TSMC 공정 별 매출점유율 현황. (출처: TSMC)
3위와 4위 회사인 글로벌파운드리와 UMC는 7나노미터 공정을 포기했다. 글로벌파운드리는 "7나노미터 개발을 멈춘다. 더 이상 개발할 계획이 없다. 현재 이익이 나는 12~22나노미터 공정에 집중 할 것"이라고 밝혔다. 전문가들은 공정과 생산 비용이 비싼 상황에서 1위, 2위 업체와 경쟁하기엔 고객사의 절대수요량이 부족하기 때문으로 추정한다.
위는 TSMC의 공정 별 매출점유율 현황이다. 2018년 4분기를 보면 여전히 16나노 이상 공정이 71%를 차지한다. 눈에 띄는 부분으로 같은 해 3분기와 4분기 7나노미터 점유율이 11%에서 23%로 2배 이상 커졌다. 지난 해 TSMC는 2019년 매출에서 20%이상이 7나노에서 나올 것으로 기대한다고 밝혔다.
반도체를 만들 때, 빛을 웨이퍼에 쏴서 회로를 만든다. TSMC가 2018년 7나노 공정에서 불화아르곤 빛으로 반도체를 생산했으며, 올 해 5월부터는 극자외선(EUV)으로 생산하기 시작했다. 삼성전자는 불화아르곤을 거치지 않고 바로 극자외선으로 넘어갔고 올 해 4월부터 양산을 시작했다.
극자외선이 불화아르곤보다 더 미세하게 회로를 만들 수 있다. 불화아르곤 공정으로 여러 번 해야 만들 수 있는 회로를 극자외선으로 한 번에 만들 수 있다. 이에 대한 자세한 이야기는 본지 '채널 홀 에칭 & 극자외선 기술의 발전'에 있으니 참고하기 바란다. (아래 관련기사 링크)
| 이유 있는 극자외선 자신감 |
◆…2019 삼성 파운드리 뮌헨 행사 장면. (출처: 삼성전자)
뮌헨에서 열린 삼성 파운드리 포럼 2019에서 삼성전자 윤종식 부사장은 "극자외선은 불화아르곤보다 해상도가 높다. 곧 극자외선 한 번 쓰는 것이 경제적인 시기가 올 것이다" 며 "불화아르곤은 멀티패터닝(회로 여러 번에 걸쳐 그리기)을 써서 디자인에 한계가 있다. 극자외선은 이런 한계가 없다”고 말했다.
윤부사장은 "TSMC가 극자외선을 도입했으나 삼성전자가 한 세대 앞선 극자외선 패터닝 기술을 가졌다"고 자신했다. 이어 "TSMC가 3나노미터까지 FinFET공정을 가져간다고 한다. 삼성전자는 반도체 전력 소모를 줄이기 위해서 GAA-MBCFET으로 생산성을 확보하기 위한 노력을 하고 있다"고 전했다.
FinFET과 GAA-MBCFET에 대한 자세한 이야기가 본지 '세계 1위에는 입이 딱 벌어지는 이유가 있다'에 있으나 참고하기 바란다. (아래 관련기사 링크)
지금 삼성전자와 TSMC가 쓰는 극자외선 공정은 완성되지 않아서 생산비용이 큰 것으로 알려졌다. 공정이 완성되려면 생산 공정에서 생길 수 있는 오염을 막는 장치인 극자외선 펠리클이 필요하다. 현재 삼성전자와 TSMC가 원하는 수준의 펠리클이 없다.
펠리클 없이 공정을 돌릴 때마다 비싼 포토마스크(원본 회로도)를 세척하거나 교체하고 있다. 포토마스크가 5억원이며 펠리클이 1억원 수준이다. 이에 대한 자세한 내용이 본지 '인텔 제친 삼성전자, 새로운 극한에 도전하다'에 있으니 참고하기 바란다. (아래 관련기사 링크)
■ IBM • 엔디비아 • 퀄컴과 계약
전문가들은 "삼성전자 파운드리가 메이져 회사를 대상으로, TSMC보다 얼마나 더 좋은 조건을 제시할 수 있을지가 관건"이라며 "고객 관리가 중요한 이 시장에서 어떻게 고객을 관리할 지 두고 볼일이다"고 전했다.
좋은 결과가 하나씩 나타나고 있다. 2018년 IBM과 서버 중앙연산장치 생산 계약, 최근엔 엔디비아의 그래픽처리장치와 퀄컴의 중앙연산장치를 생산하기로 계약했다.
삼성전자는 2030년 까지 133조원을 투자해 시스템 반도체에 투자한다. 2018년 화성에 6.7조원를 투자해 극자외선 공장을 착공했고 2020년 상반기에 가동할 계획이다. TSMC도 올 초 계획보다 50% 늘린 18조원을 투자 할 계획이다. 2020년에 극자외선 3나노미터 공장도 건설한다. IHS마킷에 따르면 2020년 전세계 파운드리 시장은 792억 달러에 이를 전망이다.
