바이든, 웨이퍼에 방문 사인…삼성 3나노 반도체 뽐냈다

취임 후 한국을 첫 방문한 조 바이든 미국 대통령이 20일 오후 경기도 평택시 삼성전자 반도체공장을 방문, 윤석열 대통령과 인사하고 있다. (사진=연합뉴스)

[이데일리 김상윤 기자] 20일 방한한 조 바이든 미국 대통령이 삼성전자 평택 반도체 공장을 찾자마자 서명한 곳은 방명록이 아닌 반도체 웨이퍼(Wafer)다. 통상 귀빈들이 공장 등 현장을 방문하면 방명록에 이름을 적지만, 한미 정상은 반도체산업의 상징인 웨이퍼를 택했다.

반도체를 만드는 기본판

웨이퍼는 반도체를 만들 때 필요한 가장 기본적인 판이다. 직경 300mm의 원형판 모양인 웨이퍼에 회로를 그리고 잘라내 손톱 만한 반도체를 만든다. 바이든 대통령은 지난해 4월12일 백악관 주재로 열린 ‘반도체 및 공급망 회복을 위한 CEO 회의’에서 한손으로 들고 흔든 동그란 판이 바로 웨이퍼다.

바이든 대통령이 직접 서명한 웨이퍼가 특별한 것은 삼성전자가 세계 최초로 양산에 돌입하는 3나노(㎚·10억분의 1m) 반도체 웨이퍼라는 점이다. 삼성전자는 올해 상반기 중으로 GAA 기술을 적용한 3나노 1세대 제품 양산을 시작할 예정이다. 3나노 개발에서는 삼성이 이 분야 세계 1위인 TSMC보다 반년 정도 앞서 있는 것으로 알려져 있다. 현재 전세계에서 5나노 이하 공정을 할 수 있는 곳은 TSMC와 삼성전자뿐이지만, 삼성전자가 한발 더 앞서 나가겠다는 뜻이다.

퀄컴, 엔비디아 등 반도체 설계회사가 요구한 반도체를 만드는 ‘파운드리(반도체 위탁생산)’ 사업의 생사는 ‘미세공정’에 달렸다고 해도 과언이 아니다. 더 얇고 작으면서도 고성능·저전력을 갖춘 반도체를 생산하기 위해선 한정된 웨이퍼 면적 내에서 반도체 회로의 선폭을 줄여 많은 소자를 구현해야 하는 게 핵심이다.

조 바이든 대통령이 지난 4월12일(현지시간) 미국 워싱턴 백악관 루즈벨트룸에서 열린 반도체 공급망 복원에 관한 최고경영자(CEO) 화상 회의에 참석해 실리콘 웨이퍼를 들고 있다. (사진=AP연합뉴스)

5나노 3나노...회로 선폭 왜 중요할까

3나노, 5나노, 7나노 등의 수치는 반도체 칩의 회로 선폭 규격을 가리킨다. 회로의 선폭을 가늘게 만들수록 더 많은 소자를 집적할 수 있어 성능을 높이는 데 유리하다. 1㎚는 머리카락 한 올을 10만개로 쪼갠 것과 같기 때문에 최첨단 기술력이 뒷받침되지 않으면 선폭을 줄이기가 쉽지 않다.

TSMC, 삼성전자, 인텔은 선폭을 줄이기 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 삼성전자는 지난해 10월 온라인으로 개최한 ‘삼성 파운드리 포럼 2021’에서 2022년 상반기 GAA 기술을 3나노에 도입하고, 2023년엔 3나노 2세대, 2025년엔 GAA 기반 2나노 공정 양산에 들어가겠다는 계획을 밝혔다.

파운드리 1위인 대만의 TSMC도 올해안에 3나노, 2025년까지 2나노를 양산하겠다는 목표를 갖고 있다.

지난해 3월 파운드리 사업 재진출을 선언한 인텔도 ‘광폭’ 투자 행보에 나서고 있다. 팻 겔싱어 인텔 최고경영자(CEO)는 지난 7월 온라인 기술 로드맵 발표를 통해 오는 2024년 2㎚격인 20A(옹스트롬·100억분의 1m) 공정을 도입하고 2025년에는 1.8㎚ 격인 18A 공정 반도체를 생산하겠다고 밝혔다.

삼성 기술력 알리고 퀄컴과 협력 강화

삼성전자는 이날 바이든 대통령에게 조만간 양산에 돌입하는 차세대 GAA(Gate-All-Around) 기반 세계 최초 3나노 반도체 시제품을 소개한 것으로 전해진다. 삼성전자가 대만 TSMC보다 파운드리 기술력이 뛰어나다는 점을 강조하기 위한 차원으로 해석된다. 이날 방문에는 삼성전자의 주요 고객사인 미국 반도체 기업 퀄컴의 크리스티아누 아몬 최고경영자(CEO)도 동행한 것으로 알려져 있다. 삼성전자가 3나노 공정을 통해 TSMC보다 미세공정 기술력이 앞선다는 점을 강조하면서 양 기업간 협력을 강화할 것으로 예상된다.