삼성전자, 'NRD-K' 구축 본격화…첨단 반도체 R&D 힘준다

클린룸 설치 시작…내년 첫 라인 가동 가능할 듯

삼성전자가 올해부터 최선단 반도체 연구개발을 위한 신규 라인 구축을 본격화한다. 현재 대규모 클린룸 구축이 진행되고 있는 상황으로, 이르면 내년부터 가동이 시작될 수 있을 것으로 전망된다. 업계 역시 삼성전자가 이번 투자로 CXL(컴퓨터 익스프레스 링크), PIM(프로세싱 인 메모리) 등 차세대 반도체 경쟁력 확보에 속도를 낼 수 있을 것으로 기대하고 있다.

15일 업계에 따르면 삼성전자는 올해 초부터 기흥 'NRD-K' 프로젝트의 R&D(연구개발) 팹용 클린룸 구축을 시작했다.

지난해 10월 이재용 삼성전자 회장이 기흥 NRD-K 건설현장을 방문한 모습(사진=삼성전자)

NRD-K 프로젝트는 삼성전자가 기흥 캠퍼스에 건설 중인 차세대 반도체 R&D 단지다. 첨단 반도체 공정에 대한 연구 및 생산, 유통이 모두 이뤄지는 복합형으로 구축된다. 삼성전자는 해당 단지에 오는 2030년까지 약 20조원을 투입할 예정이다.

NRD-K 라인은 지난해까지 골조 공사 등 인프라 투자에 집중돼 왔다. 이어 지난해 말부터는 페이즈1(1단계)에 대한 클린룸 구축에 나서고 있다.

클린룸은 반도체 제조 환경의 대기 오염도와 온도·습도·기압 등 제반 요소를 제어하는 시설이다. 반도체 R&D 및 양산 팹의 필수 요소로, 클린룸이 완비된 이후에야 부대 설비 및 제조장비의 반입이 가능하다.

이에 따라 삼성전자가 NRD-K 라인에 장비를 반입하는 시기는 이르면 올해 말로 예상된다. 설치 시점까지 고려하면 내년부터는 라인 가동을 시작할 수 있을 것으로 관측된다.

업계는 삼성전자가 이번 NRD-K 라인 신설로 최선단 반도체 기술력 확보에 속도를 낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 일반적인 R&D 팹보다 설비투자 규모가 최소 2배 이상 크고, 페이즈1에 이어 페이즈2 구축도 몇년 내로 시작될 예정이기 때문이다.

반도체 업계 관계자는 "논의되고 있는 클린룸 규모 및 제조장비에 대한 발주량이 R&D 팹 치고는 상당한 수준인 것으로 안다"며 "최선단 반도체 기술력 확보에 대한 삼성전자의 의지가 절실한 것으로 보인다"고 말했다.

최근 삼성전자는 최선단 파운드리 및 메모리 사업에서 고전을 면치 못하고 있다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 지난해 4분기 전체 파운드리 시장에서 삼성전자가 차지하는 매출 비중은 11.3%로 전분기(12.4%) 대비 줄었다.

반면 업계 1위 대만 TSMC는 시장 점유율이 57.9%에서 61.2%로 상승했다. TSMC는 올 1분기에도 거대 팹리스 기업들의 AI 반도체 양산 수주에 힘입어 시장 기대치를 상회하는 실적을 거둔 바 있다.

메모리 시장 역시 최선단 제품의 상용화가 절실한 상황이다. 주요 경쟁사인 SK하이닉스는 주요 AI 반도체 기업 엔비디아와 HBM3(4세대 고대역폭메모리) 독점 공급 체제를 구축해오는 등, 관련 시장에서 가장 앞섰다는 평가를 받는다. 서버용 128GB D램 등 고부가 제품도 SK하이닉스가 강세를 보이고 있다.

이에 삼성전자는 CXL, HBM-PIM 등 차세대 기술로 경쟁력 회복을 꾀하고 있다.

CXL은 고성능 서버 시스템에서 CPU와 함께 사용되는 가속기, D램, 저장장치 등을 보다 효율적으로 활용하기 위한 차세대 인터페이스다. 삼성전자는 지난해 업계 최초로 CXL 2.0을 지원하는 128GB CXL D램을 개발하는 데 성공했다.

PIM은 시스템반도체의 데이터 연산 기능을 메모리에 구현한 기술이다. 삼성전자는 이를 HBM에 적용한 HBM-PIM을 업계 최초로 개발해, AMD 등 주요 고객사에 제품을 공급한 바 있다.