삼성, TSMC 제치고 日서 2나노 AI 반도체 수주

HBM·패키징 턴키 서비스 이점 살려

삼성전자가 지난달 컨퍼런스콜에서 수주를 공식화한 2나노미터(mn) 파운드리 고객사는 일본 주요 인공지능(AI) 기업인 것으로 파악됐다. 이는 경쟁사인 TSMC를 제치고 거둔 성과다. 삼성전자는 HBM(고대역폭메모리)과 첨단 패키징 기술을 턴키 솔루션으로 제공할 수 있다는 점을 적극 내세운 것으로 알려졌다.

15일 업계에 따르면 삼성전자는 최근 일본 PFN(Preferred Networks)의 2나노 공정 기반 AI 가속기 칩을 수주했다. 

삼성전자 평택캠퍼스 조감도(사진=삼성전자)

지난 2014년 설립된 PFN은 일본의 주요 AI 딥러닝 전문 개발업체다. 자체 개발한 딥러닝 프레임워크인 '체이너(Chainer)'를 기반으로 다양한 산업에 AI 솔루션을 공급하고 있다. 자동차 제조업체 도요타, 통신업체 NTT, 로봇 업체 화낙(Fanuc) 등 현지 여러 대기업으로부터 투자를 유치할 만큼 기술력이 뛰어나다는 평가를 받는다. 또한 PFN은 슈퍼컴퓨터용 AI 칩을 자체 개발해 왔다. 

PFN이 삼성전자에 생산을 맡긴 공정은 2나노로, 삼성전자·TSMC 등 주요 파운드리가 오는 2025년부터 양산화를 목표로 하고 있는 최선단 기술에 해당한다. 

업계는 이번 삼성전자의 2나노 수주가 의미있다는 평가를 내리고 있다. 최선단 파운드리 분야의 고객사를 확보했다는 점도 긍정적이지만, 주요 경쟁사인 TSMC와의 경합에서 승기를 잡았기 때문이다.

그간 PFN은 자사의 AI칩인 'MN-코어' 시리즈 제조에 TSMC를 활용하다 2나노에서 삼성전자와 삼성전자의 DSP(디자인솔루션파트너)에 파운드리와 설계를 맡기기로 했다.

PFN이 삼성전자를 채택한 주요 배경은 HBM 및 첨단 패키징 기술의 턴키(일괄)에 대한 장점 때문으로 알려진다. 

반도체 업계 관계자는 "삼성전자가 이번 수주전에서 2나노 공정과 HBM3, 2.5D 패키징 등을 연계해 시너지 효과를 낼 수 있다는 점을 강조한 것으로 안다"며 "공격적인 마케팅으로 이뤄낸 성과"라고 밝혔다.

삼성전자는 메모리 및 파운드리 사업을 동시에 영위하는 기업이다. 덕분에 AI 칩 제작과 HBM 공급, 그리고 이들 칩을 하나로 집적하기 위한 2.5D 패키징 등을 모두 다룰 수 있다. 

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 적층해 데이터 처리 성능을 크게 끌어올린 메모리다. AI 산업의 필수 요소로 자리잡고 있으나, 고난이도의 첨단 패키징 기술을 요구하기 때문에 수요 과잉이 지속되고 있다.

2.5D 패키징은 넓은 기판 모양의 실리콘 인터포저로 반도체 다이(Die)를 연결하는 기술이다. HBM 및 고성능 AI 칩은 데이터를 주고받는 I/O(입출력 단자) 수가 너무 많기 때문에, 기존 2D 패키징이 아닌 2.5D 패키징을 활용해야 한다. 삼성전자의 경우 자체 개발 중인 2.5D 패키징에 '아이큐브'라는 브랜드를 붙이고 있다.

다만 삼성전자의 PFN 수주가 2나노 파운드리 공정 자체의 경쟁력 강화를 의미하지는 않는다는 지적도 제기된다.

파운드리 업계 관계자는 "PFN을 비롯한 팹리스 입장에서 아직 상용화도 되지 않은 삼성전자, TSMC의 각 2나노 공정 성능을 평가하기엔 변수가 너무 많다"며 "공정 상 이점보다는 HBM의 원활한 수급과 TSMC에 대한 의존도 탈피 등 공급망 측면에 방점을 뒀을 가능성이 높다"고 설명했다.