삼성전자가 인공지능(AI) 반도체 수요에 대응하기 위해 첨단 기술을 적용한 2나노(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 파운드리 공정을 2027년까지 준비하기로 했다.

삼성전자는 미국 실리콘밸리에서 12일(현지시간) ‘삼성 파운드리 포럼 2024’를 개최해 이 같은 내용이 포함된 파운드리 기술 전략을 공개했다.

우선 2027년까지 2나노 공정에 ‘후면전력공급’(BSPDN) 기술을 도입하기로 했다.

삼성전자는 이미 내년부터 2나노 공정을 시작한다고 밝힌 바 있는데, 여기에 ‘후면전력공급’ 기술을 탑재한다는 것이다.

후면전력공급은 전류 배선층을 웨이퍼 후면에 배치해 전력과 신호 라인의 병목 현상을 개선하는 기술이다. 아직 상용화 사례가 없다.

그동안 반도체 전류 배선층은 웨이퍼 앞면에 회로를 그렸지만, 후면에도 이를 그리게 되면 초미세화 공정을 구현할 수 있는 ‘게임 체인저’로 평가받아왔다.

세계 최대 파운드리 업체인 대만 TSMC는 2026년 말 2나노 이하 1.6공정에 후면전력공급 기술을 도입하겠다고 밝힌 바 있다.

삼성전자는 후면전력공급 기술을 통해 기존 2나노 공정 대비 소비전력·성능·면적의 개선 효과와 함께 전류의 흐름을 불안정하게 만드는 전압 강하 현상을 대폭 줄여 고성능 컴퓨팅 설계 성능을 구현할 것으로 기대하고 있다.

삼성전자는 또 2027년에는 AI 솔루션에 적은 전력 소비로도 고속 데이터 처리가 가능한, 빛을 이용한 광학 소자 기술까지 통합할 계획이다.

아울러 2025년에는 기존 4나노 공정에 칩을 더 작게 만들면서 성능을 높이는 ‘광학적 축소’ 기술을 도입(SF4U)해 양산할 예정이라고 밝혔다.

한편 삼성전자는 2027년 1.4나노 공정 양산을 계획하고 있으며, 목표한 성능과 수율을 확보하고 있다고 밝혔다.

삼성전자는 3나노 공정에 게이트올어라운드(GAA) 트랜지스터 기술을 최초로 적용해 2022년부터 양산중이다. 하반기에 2세대 3나노 공정 양산을 시작할 계획이다.

삼성은 GAA 양산 경험을 누적해 경쟁력을 갖췄으며 2나노에도 지속 적용할 예정이다.

삼성의 GAA 공정 양산 규모는 2022년 대비 꾸준히 증가하고 있다.

삼성전자 파운드리 사업부장 최시영 사장은 이날 기조연설에서 “AI를 중심으로 모든 기술이 혁명적으로 변하는 시점에서 가장 중요한 건 AI 구현을 가능하게 하는 고성능ㆍ저전력 반도체”라며 “GAA 공정 기술과 적은 전력 소비로도 고속 데이터 처리가 가능한 광학 소자 기술 등을 통해 AI시대에 고객들이 필요로 하는 AI 솔루션을 제공할 것”이라고 말했다.

고성수 기자 ssgo@naeil.com