TSMC의 3나노 공정 첫 타자로 이 회사가 지목됐다

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반도체 성능은 얼마나 미세한 공정으로 제조했는지에 따라 달라진다. 공정이 미세할수록 웨이퍼 위에 회로를 더 촘촘하게 새길 수 있다. 같은 공간에 트랜지스터 등 성능을 좌우하는 부품을 더 집적할 수 있다는 말이다. 이를 통해 성능과 전성비(전력 대비 성능비) 향상을 기대할 수 있다.

삼성전자, TSMC와 같은 반도체 파운드리(위탁생산) 업체들이 초미세 공정 개발에 매진하는 이유다. 최근 이들은 3나노미터(nm) 공정 개발에 매진해 왔다. 3나노 공정 개발은 삼성전자가 앞섰다. 삼성전자는 지난달 말 세계 3나노 반도체 출하식까지 열며, 개발 성공 소식을 대대적으로 알렸다.

미세 공정은 파운드리 업체들의 경쟁력이다. 이에 업계 1위인 TSMC도 조만간 3나노 공정을 적용한 반도체 양산을 시작할 전망이다. 17일(현지시간) 대만 커머셜타임즈(공상시보)는 TSMC가 3나노 공정(N3) 기술 개발과 시험 생산을 끝내고 올해 3분기부터 대량 생산을 시작할 것으로 보인다고 전했다.


(출처:TSMC)

TSMC N3 공정은 오는 9월부터 양산에 투입될 예정이며, 기존 5나노 공정(N5) 대비 초기 수율이 개선됐다고 알려졌다. 수율은 전체 생산 제품 중 양품이 차지하는 비율이다. 웨이 저자 TSMC 최고경영자(CEO)는 최근 업무 브리핑에서 “TSMC N3 공정 진행은 기대에 부합할 것이며, 올해 하반기에 좋은 수율로 양산을 시작할 것”이라고 말했다.

TSMC는 3나노 공정에 기존 설계 기술인 핀펫(FinFET)을 개선한 ‘핀플렉스(FinFlex)’를 적용한다. 삼성전자가 3나노 공정에 적용한 게이트 어라운드 트랜지스터(GAA)는 2나노 공정부터 활용할 전망이다. 매체는 TSMC가 여전히 핀펫 구조를 사용하나, 핀플렉스는 성능과 전성비를 더 높일 수 있다고 설명했다.

향후 TSMC는 N3E, N3P, N3X 등 개선된 3나노 공정을 순차적으로 내놓을 방침이다. TSMC 청사진을 보면 N3E 공정은 오는 2023년부터, N3P 공정은 2024년에 도입한다. 이어 TSMC는 2025년 N3X 공정과 함께 N2 공정을 선보일 계획이다. N2 공정은 3나노 공정보다 한 단계 앞선 2나노 공정을 의미한다.


(출처:TSMC)

더 나은 공정만 개발했다고 경쟁에서 앞서가는 건 아니다. 다른 업체에서 위탁 생산을 맡겨야 한다. 실제 실적이 있어야 한다는 말이다. TSMC의 첫 3나노 공정으로 만들어질 반도체는 어떤 것일까. TSMC와 오랜 기간 연을 맺어온 애플이 첫 타자로 지목된다.

커머셜 타임즈는 같은 날 보도한 다른 기사에서 TSMC 3나노 공정 첫 고객사로 애플을 꼽았다. 애플을 시작으로 AMD, 엔비디아 등 그래픽처리장치(GPU) 제조사와 모바일 애플리케이션 프로세서(AP) 제조사인 퀄컴도 TSMC에 수주를 맡길 것으로 추측된다. 이외 미디어텍이나 브로드컴과 같은 업체들도 언급된다.

TSMC 3나노 공정으로 만들어질 첫 반도체는 애플 ‘M2 프로’로 보인다. M2 프로는 성능을 개선한 애플 M2 칩 라인업으로, 신형 맥북 프로와 고급형 맥 미니에 탑재될 것으로 예상된다. 앞서 블룸버그(Bloomberg) 통신 애플 전문 기자 마크 거먼(Mark Gurman)은 올해 말이나 내년 초에 14·16인치 신형 맥북이 출시된다는 예상을 내놓은 바 있다.


(출처:Macrumors)

M2 프로 다음은 애플 A17 바이오닉 칩이 거론된다. A17 칩은 애플이 내년에 출시할 아이폰 15 시리즈에 탑재될 전망이다. 아쉽지만 곧 모습을 드러낼 아이폰 14는 개선된 4~5나노 공정으로 만들어진 A15·16 칩을 품는다. 결국 TSMC 3나노 공정이 얼마나 많은 성능 향상을 가져올지는 좀 더 기다려봐야 할듯하다.

애플이 TSMC 3나노 공정을 처음으로 이용한다는 분석은 이번이 처음이 아니다. 앞서 지난 6월 대만 디지타임즈(Digitimes)는 애플이 TSMC에 M2 프로와 M3 3나노 공정 생산을 미리 예약해뒀다고 전한 바 있다. 그러면서 올해 하반기에 TSMC 3나노 공정으로 애플 계약분 양산이 시작된다고 내다봤다.

삼성전자부터 TSMC까지 3나노 공정 경쟁이 시작됐다. 어떤 파운드리에서 만들어낸 제품이 더 나은 성능을 보여줄까. 삼성전자가 새로운 반전을 꾀하게 될지, 아니면 애플을 등에 업은 TSMC가 지금처럼 시장에서 계속 우위를 점할지 귀추가 주목된다. 결과가 나오기까지 얼마 남지 않았다.

테크플러스 에디터 윤정환

tech-plus@naver.com​

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