"고성능컴퓨터 잡아라"…삼성전자 vs TSMC '대격돌'

TSMC 이어 삼성도 HPC 전용 공정 개발에 속도

기존보다 '성능 10%' 상승…업체간 주도권 경쟁

[화성=뉴시스] 김종택기자 = 25일 경기 화성시 삼성전자 화성캠퍼스에서 열린 세계 최초 GAA 기반 3나노 양산 출하식에서 연구원들이 3나노 반도체 양산품을 공개하고 있다. 3나노 공정은 반도체 제조 공정 가운데 가장 앞선 기술이며, GAA 역시 세밀한 제어로 반도체의 효율을 높이는 차세대 핵심 기술로 알려졌다. 2022.07.25. [email protected]

[서울=뉴시스]이인준 기자 = 반도체 산업의 중심이 모바일에서 고성능컴퓨팅(HPC)으로 옮겨가며 파운드리(반도체 위탁생산) 산업의 격전지로 HPC가 뜨고 있다.

HPC는 여러 서버에서 복잡한 계산을 병렬로 고속 처리하는 컴퓨터를 말한다. 첨단 산업의 고속 성장으로 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 머신 러닝(ML)과 같은 기술 사용으로 빅데이터 분석 수요가 빠르게 늘어나고, 이를 지원하기 위한 HPC 애플리케이션 수요도 급증하는 추세다. 이에 발맞춰 TSMC와 삼성전자도 고성능·저전력 제품을 위한 기술 개발 경쟁에 속도를 높이고 있다.

10일 업계에 따르면 삼성전자는 내달 11~16일 일본에서 열리는 반도체학회 'VLSI 심포지엄 2023'에서 HPC 고객을 타깃으로 삼은 4나노미터(㎚·10억분의 1m) 기반 파운드리 공정인 'SF4X'를 주제로 논문을 발표한다.

이 제품은 삼성전자가 올 상반기 양산에 들어가는 4나노 2·3세대 기술을 기반으로 구현한 공정이다. 삼성전자가 사전 공개한 자료에 따르면 이 공정을 이용하면 기존보다 전력 효율은 23% 높아지고, 성능은 10% 향상된다.

업계에 따르면 삼성전자는 최근 4나노 공정의 안정적인 수율 확보를 앞세워, 지난해부터 4나노 공정을 종전 2개에서 5개로 세분화해 HPC와 차량용 반도체 등 응용처를 점차 확대하고 있다.

이 중 HPC 전용인 'SF4X'의 경우 2024년 양산될 것으로 알려졌지만 이번 논문 발표를 통해 "'SF4X' 공정은 성공적으로 실증됐다"고 밝혀 양산 시점이 앞당겨질 가능성을 시사했다. 삼성전자는 이에 대해 "구체적인 양산 시기는 밝힐 수 없다"고 밝혔다.

’N4X’ vs ‘SF4’…TSMC-삼성, HPC 파운드리 대격돌

삼성전자가 HPC 전용 공정을 출시하면서, 이 시장을 독주해온 TSMC와의 한판 대결도 이뤄질 전망이다. TSMC는 그동안 7나노 이하 공정을 기반으로 HPC 시장을 주도해왔다.

특히 최근 반도체 산업은 글로벌 인플레이션과 거시 경제 불확실성으로 인해 수요 침체 우려가 크지만, HPC 시장은 장기적 관점에서 데이터 처리 수요 폭증과 서버·데이터센터 업그레이드 교체 등의 영향으로 비교적 수요가 견조하게 유지되고 있다.

이 결과 지난해 4분기 기준 TSMC의 전체 매출에서 HPC 분야가 차지하는 비중은 42%로, 모바일(38%)을 넘어선 상태다.

TSMC는 지난 2021년 자사 최초의 HPC 전용 공정인 'N4X'를 출시하며, HPC 기업들을 상대로 공격적인 영업에 나서고 있다. 이어 올해 고객 테이프아웃(Tape-Out·위탁생산을 위한 일련의 준비 과정을 마치는 것)하고 본격적인 생산에 들어갈 전망이다.

TSMC는 HPC 애플리케이션 제품에 강점을 가진 'N3E'도 올해 하반기 양산에 들어갈 예정이다. 이 공정은 지난해 양산을 시작한 3나노 공정인 'N3'의 업그레이드 버전이다.

[서울=뉴시스]삼성전자, 대만 파운드리(위탁생산) 업체 TSMC 로고

삼성 “HPC 등 다양한 응용처 대응”

삼성전자도 'SF4X' 양산을 기점으로 차세대 공정 개발을 통해 엔비디아 등 고객사 확보에 적극 나설 것으로 보인다.

삼성전자는 지난해 6월 세계 최초로 3나노 기반 HPC 제품 양산을 시작했고, 내년에는 3나노 2세대 공정 양산에 들어간다.

삼성전자는 이번 학회에서 HPC 등 고성능·저전력 반도체가 필요한 기업들과 3나노 2세대 관련 개발 상황을 공유할 예정이다. 삼성전자의 3나노 2세대 공정인 'SF3'는 기존 4나노 핀펫(FinFET) 공정에 비해 속도는 22%, 전력 효율은 34% 개선된다. 칩 면적도 기존보다 21% 작아져 설계 상 이점이 많다.

삼성전자 관계자는 "올 하반기는 HPC 등을 중심으로 시황 회복이 기대되며, 선단 공정에 집중하는 당사 전략에 맞추어 하반기 실적은 반등할 것"이라며 "HPC 등 다양한 응용처 대응을 위해 스페셜티 및 성숙 공정 개발로 지속적인 미래 성장을 이루겠다"고 밝혔다.


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