삼성전자, 기흥 신규 R&D팹 '파운드리' 활용 추진…엔비디아 수요 선제 대응

당초 R&D 시설서 파운드리 팹 용도 변경…HBM 베이스 다이 양산 목표

삼성전자가 기흥에 구축 중인 차세대 반도체 연구개발(R&D) 단지 용도를 변경할 예정이다. 현재 해당 라인은 파운드리 생산능력 확대에 활용하기로 가닥을 잡은 것으로 14일 파악됐다. 당초 D램 양산용 라인으로도 투자가 논의됐으나 최근 계획이 수정됐다.

이곳에서 주력으로 노리는 양산품은 차세대 고대역폭메모리(HBM)용 2나노미터(nm) 베이스(로직) 다이다. 엔비디아 등 핵심 고객 주도로 HBM 공급이 확대될 전망인 만큼, 관련 생산능력을 미리 확보하려는 전략으로 풀이된다.

반도체 업계에 따르면 삼성전자는 기흥에 구축 중인 NRD-K 2라인 용도를 기존 R&D에서 파운드리 라인으로 활용하는 방안을 추진 중이다.

삼성전자 기흥캠퍼스 NRD-K 전경 (사진=삼성전자)

NRD-K는 삼성전자가 미래 반도체 기술을 선점하기 위해 건설 중인 최첨단 복합 연구개발단지다. 오는 2030년까지 약 20조원을 투입해 총 3개 라인을 조성하기로 했다. 이 중 첫 번째 라인은 지난 2024년 말 준공됐다. 

올해부터 NRD-K 2라인 조성을 준비하고 있다. 기흥캠퍼스 내 옛 종합기술원 건물을 철거하고, 현재 부지 조성 등 기초공사 중이다. 

다만 NRD-K 2라인 용도는 당초 계획에서 크게 변경될 확률이 높다. 최근 삼성전자는 해당 라인을 파운드리용 센드팹(Send-Fab)으로 활용하는 방안을 추진 중이다. 센드팹은 타 양산라인에서 웨이퍼를 받아 와 특정 공정을 대신 처리하는 보조 팹 개념이다.

목표로 검토 중인 주력 양산품은 엔비디아에 공급하는 HBM용 2나노 베이스 다이로 알려졌다. 베이스 다이는 HBM에서 여러 개의 D램을 수직으로 적층한 코어 다이 아래에 위치해, HBM과 그래픽처리장치(GPU) 등 시스템반도체 간 데이터 전송을 지원한다. HBM 성능을 좌우하는 요소 중 하나다. 

HBM은 글로벌 빅테크의 공격적인 인공지능(AI) 인프라 투자에 따라 수요가 지속 확대될 것으로 관측된다. 특히 삼성전자는 향후 상용화될 커스텀 HBM과 HBM5(8세대 HBM)에 업계 최첨단 공정인 2나노 기술을 적용해, 경쟁사보다 성능 우위를 확보할 계획이다. 기흥 신규 팹을 활용해 관련 생산능력을 빠르게 확보하려는 것도 같은 이유로 보인다. 

사안에 정통한 관계자는 "삼성전자가 2028년 하반기 개소를 목표로 NRD-K 2라인을 구축 중이고, 파운드리용 팹으로 활용하는 것으로 가닥을 잡았다"며 "NRD-K 2라인의 경우 팹 사이즈가 비교적 작은 편에 속하기 때문에, 센드팹 방식으로 최첨단 반도체 생산능력 확대에 기여할 것"이라고 설명했다.

물론 팹 오픈 시점이 2년가량 남은 만큼, NRD-K 2라인 용도가 또다시 변경될 수도 있다는 게 업계 시각이다. 

또 다른 관계자는 "(삼성전자) 내부적으로는 확정 수준이긴 하나, 실제 설비 구매주문(PO)이 나오려면 시간이 더 필요하다"며 "반도체 시황이 언제든 급변할 수 있어, 구체적인 투자 방향과 규모가 수정될 가능성도 배제할 수 없다"고 말했다.

실제 삼성전자는 지난달까지 NRD-K 2라인을 D램용 센드팹으로 활용하는 방안도 검토했다. 이를 위해 화성 메모리 사업부가 관련 투자계획도 수립했다. 다만 삼성전자가 이달 계획을 수정하면서, D램 양산은 평택캠퍼스로 집중될 가능성이 커졌다.