기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 김지나 기자 = 삼성전자는 파운드리 시장에서 대만의 TSMC와 총성 없는 기술 전쟁을 펼치고 있습니다. 1등 TSMC와의 시장 점유율 격차를 좁히기 위해 삼성전자가 주목한 것은 GAA(Gate All Around·게이트 올 어라운드) 기술이죠.

삼성전자는 2022년 6월 GAA 기술을 최선단 공정인 3나노미터(nm)에 세계 최초로 적용했습니다. 지난해 삼성전자 DS부문장이었던 경계현 삼성전자 사장은 한 강연에서 "삼성전자는 냉정하게 TSMC 보다 4나노 기술력은 2년, 3나노는 1년이 뒤처졌지만 2나노로 들어오면 삼성전자가 앞설 수 있다. 5년 내 TSMC를 따라잡겠다"고 했습니다. 2나노에서 TSCM를 앞지를 무기로 삼성전자가 자신한 기술이 바로 GAA 기술입니다.

GAA를 한 줄로 요약하면, 반도체 트랜지스터 구조를 개선한 차세대 공정 기술입니다. 트랜지스터는 반도체를 구성하는 주요 소자로 전류의 흐름을 조정해 증폭하거나 스위치 역할을 하고 있습니다.

트랜지스터의 가장 중요한 부분은 게이트(Gate)인데, 게이트를 통해 전압을 가하면 전류가 흐르게 되고 반대의 경우 전류가 차단됩니다. 인공지능(AI) 시대, 차세대 디바이스 크기에 따라 반도체의 크기가 점점 작아지고 고집적화 되면서 반도체 칩 하나에 들어가는 트랜지스터 크기는 점점 작아질 수밖에 없습니다. 이 때 더 작아진 트랜지스터를 정밀하게 컨트롤해야 하는 필요성이 커지게 되죠.

트랜지스터 성능을 향상하기 위해선 구조물 간 접촉 면적 크기를 키워야 하는데, 현재 적용되고 있는 기술은 핀펫(FinFet) 기술로 구조가 물고기 지느러미(Fin)을 닮았다고 해서 붙여진 이름입니다. 게이트와 채널이 3개면으로 맞닿은 구조죠. 삼성전자는 2012년 14나노 공정부터 핀 트랜지스터를 적용했습니다.

하지만 이 방식으론 4nm 이후 공정 이후 공정엔 적용이 어렵다는 게 한계로 지목됐습니다. 그래서 4개면이 모두 맞닿은 형태로 진화시킨 게 GAA입니다. GAA는 'Gate All Around'란 이름처럼 게이트가 채널을 전방위로 감싸고 있습니다. 전류가 흐르는 채널 4면을 게이트가 둘러싸고 있어 전류의 흐름을 보다 세밀하게 제어하는 등 채널 조정 능력을 극대화했죠. GAA 구조로는 핀펫 보다 동작 전압을 더 낮출 수 있게 된 것입니다.

최근 미국 반도체 회사인 AMD는 미국에서 열린 '아이멕 테크놀로지 콘퍼런스(IRF) 2024' 기조연설에서 AMD가 3나노 GAA 기술을 적용한 반도체를 공급하겠다고 밝히며 AMD 삼성전자 파운드리와 3나노 분야에서 협력할 가능성이 제기됐습니다. 글로벌 파운드리 기업 중 3나노에 GAA 방식을 채택한 곳은 삼성전자가 유일하기 때문입니다.

파운드리 사업에 있어 대형 고객사 유치에 난항을 겪었던 삼성전자가 AMD와의 협력을 통해 본격적으로 대형 고객사 확보에 물꼬가 틀 지 주목되는 부분입니다. 

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