삼성전자, 4세대 4나노 공정 양산 개시…파운드리 반등 초석 다진다

HPC 전용 4세대 4나노 공정 양산 공식 표기

삼성전자가 첨단 파운드리 공정을 지속적으로 고도화 시키고 있다. 지난해 말 4세대 4나노미터(nm) 공정의 양산을 시작한 것으로 확인됐다. 해당 공정이 AI 등 고성능컴퓨팅(HPC) 분야에 초점을 두고 있는 만큼, 향후 삼성 파운드리 사업 회복의 핵심 역할을 할 것으로 기대된다.

11일 삼성전자 사업보고서에 따르면 삼성 파운드리사업부는 지난해 11월 4세대 4나노 공정의 양산을 시작했다.

삼성전자 평택캠퍼스 조감도(사진=삼성전자)

삼성전자의 4세대 4나노 공정은 AI 등을 지원하는 HPC용 기술이다. 공정명은 'SF4X'로 알려져 있다. 1세대 4나노가 양산된 시점은 지난 2021년이다.

해당 공정은 이전 세대 대비 개선된 후속 배선 공정(BEOL)과 고속 동작 트랜지스터 등을 추가했다. 이를 통해 RC 지연(신호 전파 속도가 느려지는 정도)를 감소시킨 것이 특징이다. 또한 2.5D, 3D 등 차세대 패키징 기술을 지원한다.

근래 삼성전자는 첨단 파운드리 시장에서 퀄컴·엔비디아·애플 등 대형 고객사 확보에 실패하면서, AI 산업 발전에 따른 수혜를 제대로 보지 못하고 있다.

시장조사업체 트렌드포스에 따르면 대만 파운드리 TSMC의 지난해 4분기 매출은 286억5천만 달러로, 전분기 대비 14.1% 증가했다. 시장 점유율은 전분기 64.7%에서 해당 분기 67.1%로 증가했다. 반면 삼성전자는 전분기 대비 1.4% 감소한 32억6천만 달러의 매출을 기록했다. 시장 점유율은 8.1%로 전분기(9.1%) 대비 줄었다.

이러한 상황에서 SF4X는 삼성전자 파운드리 사업 확대의 핵심 무기가 될 것으로 관측된다. 삼성전자의 4나노 공정의 수율이 비교적 안정화됐고, AI 반도체를 개발하는 국내외 팹리스로부터 견조한 수요를 보이고 있어서다.

일례로 미국 AI 반도체 스타트업 그로크는 지난 2023년 하반기 삼성전자와 SF4X 공정 양산을 체결한 바 있다. 국내 LLM(거대언어모델)용 특화 반도체를 개발하는 하이퍼엑셀도 SF4X 공정을 채택한 것으로 알려졌다. 내년 1분기 양산이 목표다.

반도체 업계 관계자는 "SF4X는 삼성전자의 핀펫(FinFET) 공정 중 가장 고도화된 노드"라며 "삼성전자 역시 전 세계 팹리스들을 대상으로 4나노 공정 영업에 열을 올리고 있는 것으로 안다"고 설명했다.

한편 삼성전자는 차세대 공정인 3나노부터 GAA(게이트-올-어라운드)를 업계 최초로 적용하고 있다. GAA는 전류가 흐르는 채널을 3면으로 활용하던 핀펫과 달리, 4면을 활용해 성능 및 전력효율성이 높다.