삼성전자, Arm과 협력 확대…3나노 이하 파운드리서 초격차

[사진=연합뉴스]

삼성전자가 영국 반도체 설계업체 Arm(암)과 손잡고 게이트올어라운드(GAA·Gate All Around) 공정 기술 경쟁력을 강화한다. 선단 공정 경쟁력을 강화하는 한편 맞춤형 반도체 시장 공략을 위한 협업 생태계를 구축해 오는 2027년까지 비모바일 부문을 전체 파운드리 매출의 절반 이상으로 끌어올리겠다는 계획도 내놨다.  

◆Arm과 협업 확대...생성형 AI시대 혁신 지원

삼성전자 파운드리 사업부는 GAA 기반 최첨단 공정에 Arm의 차세대 시스템온칩(SoC) 설계 자산(IP)을 최적화한다고 21일 밝혔다.

이를 통해 팹리스(fabless·반도체 설계 전문회사) 기업의 최첨단 GAA 공정에 대한 접근성을 높이고, 차세대 제품 개발에 소요되는 시간과 비용을 최소화할 계획이다.

계종욱 삼성전자 파운드리 사업부 디자인플랫폼개발실 부사장은 "Arm과의 협력 확대를 통해 양사 고객들에게 생성형 AI 시대에 걸맞은 혁신을 지원하게 됐다"며 "삼성전자와 Arm은 이번 설계 기술 최적화를 통해 팹리스 고객들에게 최선단 GAA 공정 기반 초고성능, 초저전력 Cortex-CPU를 선보이겠다"고 말했다.

GAA 기술은 공정 미세화에 따른 트랜지스터 성능 저하를 극복하고 데이터 처리 속도와 전력 효율을 높이는 차세대 반도체 핵심 기술로, 차세대 파운드리 '게임 체인저'로 평가받고 있다. 삼성전자는 2022년 6월 세계 최초로 GAA를 3나노 공정에 도입했다.

이번 협업은 다년간 Arm 중앙처리장치(CPU) IP를 삼성 파운드리의 다양한 공정에 최적화해 양산한 협력의 연장선이라고 삼성전자는 설명했다.

양사 간 협업으로 팹리스 고객들은 생성형 AI 시대에 맞는 SoC 제품 개발 과정에서 Arm의 최신형 CPU 접근이 용이해진다.

삼성전자와 Arm의 협력은 팹리스 기업에게 적기에 제품을 제공하면서도 우수한 PPA (Power: 소비전력, Performance: 성능, Area: 면적)를 구현하는 것에 초점을 맞춘다. 

이번 파트너십으로 삼성전자의 GAA 공정을 기반으로 Arm의 차세대 코어텍스(Cortex)-X CPU의 접근성이 극대화된다. 양사는 협력 초기부터 설계와 제조 최적화를 동시에 처리하는 DTCO(Design-Technology Co-Optimization)를 채택해 Arm의 최신 설계와 삼성전자의 GAA 공정의 PPA 개선 효과를 극대화했다.

아울러 협업을 계기로 양사는 다양한 영역에서 협력을 확대한다. 차세대 데이터센터 및 인프라 맞춤형 반도체를 위한 2나노 GAA와 미래 생성형 AI 모바일 컴퓨팅 시장을 겨냥한 AI 칩렛 솔루션을 순차적으로 선보인다는 계획이다.

◆연평균 65%씩 고성장하는 3나노 시장...비모바일 매출 끌어올린다

삼성전자는 3나노 GAA 공정의 안정적인 양산과 함께 2나노 공정 개발에도 박차를 가해 2027년까지 파운드리 사업 전체 매출에서 비모바일이 차지하는 비중을 50% 이상으로 끌어올리겠다는 목표도 내놨다.

시장조사기관 옴디아에 따르면 글로벌 파운드리 시장은 2023년 1043억7000만 달러에서 오는 2026년 1538억3000만 달러로 매년 13.8%씩 성장할 것으로 예상된다.

파운드리 시장 성장의 핵심은 5나노 이하 최첨단 공정인데 특히 3나노는 지난해부터 매년 64.8%씩 성장해 오는 2026년 전체 파운드리 매출의 24.2%를 차지할 것으로 예상된다.

삼성전자는 지난해 4분기 실적 발표에서 3나노 및 2나노 GAA 기술 개발을 공개한 바 있다. 선단 공정 기술 개선으로 3나노 GAA 공정의 양산과 함께 2나노 개발, AI 가속기 등 빠르게 성장하는 응용처의 매출 비중을 확대해 2027년까지 파운드리 사업에서 모바일 외 제품군의 매출 비중을 절반 이상으로 높일 계획이다. 

KB증권 관계자는 "삼성 파운드리 고객 수는 2022년 100개에서 오는 2028년 210개로 추정돼 6년 만에 2배 이상 확대될 것으로 보인다"며 "ARM, 케이던스(Cadence) 등 글로벌 IP 업체와 가온칩스, 세미파이브 등 국내 디자인하우스 파운드리 생태계 확대를 통해 연평균 10~15% 증가하고 있다"고 분석했다.