3나노공정 반도체 파운드리 경쟁의 시작 / 삼성전자 vs TSMC

삼성전자와 TSMC 로고

3나노 기술의 장벽

타이완의 TSMC가 3나노미터(3nm, 10억 분의 1미터) 공정 도입에 어려움을 겪고 있다는 소식이 있습니다.
3나노 공정은 전 세계 파운드리 산업에서 가장 주목받는 새로운 공정으로,미래 시장 경쟁력을 결정할 핵심 공정으로 여겨집니다.생산 노하우와 고객 수 측면에서 삼성전자에 앞선 것으로 간주되는 TSMC 도 3나노의 높은 기술적 장벽에 부딪히고 있는 것으로 보입니다. Apple의 이번 아이폰15 모델의 A17 Bionic 칩셋이 3나노 공정으로 TSMC  에서 생산 될 것으로 보이지만 개발단계에서 그렇게 순탄치만은 않은 것으로 보입니다.

ASML 노광장비

 

A17Bionic의 낮은수율

해외 IT 매체 WCC Tech에 따르면, 23일 TSMC 는 애플의 차세대 모바일 프로세서 'A17 Bionic' 에서 낮은 수율 과 목표치보다 낮은 성능을 보인다고 전합니다.IT 트위터리언 "Revenus"를 인용한 매체는 "TSMC가 3나노 반도체 생산에 어려움을 겪고 있는 정보와 함께, 신형 아이폰 모델용 A17 바이오닉의 성능 목표 기준이 낮아질 것으로 보인다"고 분석함.
애플은 수율 에 정말 신경을 많이 씁니다. 수율이 나오지 않으면 공정을 바꿔버릴 정도...
애플은 고객이며 자체공장없이 100% 위탁생산하기에 주문 받은 업체들은 고객이 바꾸라면 바꿔야겠죠.
노광장비 제작하는 ASML만 잔치분위기~ 설비가 없어서 못팔지경이니..
 

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FinFET vs GAA

TSMC는 기존 5나노 파운드리 공정에 사용되는 FinFET 공정을 개선하는 설계 기술인 'FinFlex'를 3나노 공정에 적용했음.이 기술은 삼성전자가 3나노 공정에 적용한 "GAA (Gate All Around)"보다 전력 효율이 낮지만, 생산 안정성이 상대적으로 높다고 평가되는중.이에 따라 업계에서는 TSMC가 삼성전자보다 6개월 늦은 시기에도 불구하고 수율에서 우위를 점할 것으로 기대되었다. 대만 매체는 TSMC의 수율이 삼성전자보다 높은 60~80%에 이를 것으로 예측했습니다.그러나 예상과 달리, TSMC 역시 3나노의 높은 기술 장벽으로 인해 대량 생산에서 어려움을 겪고 있는 것으로 추정됨.TSMC는 지난해 12월부터 3나노공정을 대량 생산하기 시작했지만, 아직 대량 생산 초기 단계에 있음.아마도 최고 수율과 성능을 뽑기위해 Build 최적화 진행중인듯 합니다.대만의 Digi Times에 따르면, 올해 말까지 TSMC의 총 매출 중 3나노 공정이 차지하는 비율은 5% 미만으로 예상된다고 합니다.

FinFET 구조와 GAAFET의 차이점

3나노 대량생산의 핵심

미래의 3나노 대량 생산 경쟁에서 핵심은 삼성전자가 세계 최초의 차세대 트랜지스터 구조인 "GAA"를 얼마나 빨리 안정화할 수 있는지에 달려 있겠습니다. 삼성전자는 3나노 공정에 이르면 "핀펫" 구조가 전력 효율 확보에 한계를 겪게 될 것으로 판단하여 새로운 트랜지스터 구조 "GAA"로 전환을 시도하고 있습니다.GAA는 반도체 칩을 통해 충분한 전류가 흐르도록 설계하여 전력 효율을 높이는 기술입니다. "핀펫"은 전류 흐름을 제어하는 "게이트"와 전류가 흐르는 "채널"이 만나는 영역을 "위-왼쪽-오른쪽" 세 면으로 확장하고, "GAA"는 바닥을 포함한 접촉 영역을 확장함.삼성전자에 따르면, 3나노 GAA 2세대는 5나노 핀펫 공정에 비해 전력을 50% 줄이고 성능을 30% 향상시키며 면적을 35% 줄여 성능이 대폭 향상될 것으로 기대하고있음. 이론적으로 삼성전자가 적용한 GAA는 전력 효율 측면에서 앞서 있는 것으로 간주됨. TSMC는 다음 세대 2나노 공정부터 GAA 기술을 처음 적용할 계획임.
 

결론:

ASML 노광장비 확보 전쟁이 예전부터 진행중이였지만 현제 설비 보유량만 봐도 TSMC가 삼성전자의 거의 2배에 달하는 설비를 보유중. 당분간은 TSMC의 우위를 넘어서기는 쉽지 않을것으로 보입니다. 삼성전자 화이팅..