12월 13일(현지시간), 세계 최대 파운드리 기업 대만 TSMC가 1.4나노(nm) 공정 기술을 개발 중이라고 밝혔다. 2나노 공정을 넘어 1.4나노 양산에 성공할 수 있을지 주목된다.
2027년에 1.4나노 양산
(출처: TSMC)
IT 전문 매체 톰스하드웨어(Tom’s Hardware)는 TSMC가 지난 13일 미국 샌프란시스코에서 열린 IEEE 국제 전자 장치 회의(IEDM) 강연에서 파운드리 기술 로드맵을 일부 공개했다고 전했다.
로드맵 핵심은 ‘1.4나노’ 공정 기술이다. TSMC의 1.4나노 공정의 공식 명칭은 ‘A14’다. A는 옹스트롬(Å, 0.1㎚) 단위를 의미한다. 인텔은 미세 공정에 이미 옹스트롬 단어를 사용하고 있는데, TSMC도 2나노급 이상 차세대 공정에 이를 사용할 모양새다.
TSMC는 개발 진척 상황이나 양산 시기를 따로 공개하지는 않았다. 외신에서는 2나노 공정 상용화를 마친 뒤, 이르면 2027년 쯤 양산에 돌입할 것으로 예상하고 있다.
기술 개발 핵심은 ‘하이-NA’ EUV
(출처: ASML)
TSMC가 1.4나노 공정 기술 개발을 위해 처음으로 ASML의 ‘하이 NA’ EUV(극자외선) 장비를 활용한다는 전망도 나온다. EUV는 반도체 핵심 공정 중 하나인 포토리소그래피(Photolithography)에 사용하는 장비다. 포토 혹은 노광이라 불리는 포토리소그래피는 빛을 이용해 웨이퍼(원판) 위에 복잡한 회로 패턴을 새기는 기술이다.
ASML이 출시 예정인 차세대 EUV ‘하이-NA’는 렌즈와 반사경 크기를 확대해 해상력을 높여 기존 EUV보다 더 세밀하게 회로를 그릴 수 있다. 지금까지는 EUV만으로 미세 공정 기술 개발이 가능했으나, 초미세 공정으로 세분화하면서 발생하는 기술적 한계를 극복하기 위해 개발됐다.
TSMC를 포함해 인텔, 삼성전자, SK 하이닉스 등 글로벌 주요 반도체 기업에서 장비 확보를 위해 노력 중이라고 알려졌다. TSMC가 하이MA EUV를 적기에 도입한다면, 기존 공정과 차별화된 기술로 반도체 성능을 크게 끌어 올릴 수 있을 것으로 예상된다.
2나노 공정은 2025년 상용화 예정
(출처: 로이터통신)
2나노 공정 기술 ‘N2’는 2025년 양산을 목표로 준비 중이다. 이보다 업그레이드된 N2P는 2026년 후반에 대량 양산을 시작할 것으로 전망된다.
설계 디자인은 2~3세대 GAAFET(Gate-All-Around FET) 회로 설계 디자인을 채택하겠다고 밝혔다. 반도체 구성단위인 트랜지스터는 전류가 흐르는 ‘채널’과 채널을 제어하는 ‘게이트’로 구성돼 있다. GAAFET는 트랜지스터 채널과 게이트가 4면으로 맞닿게 하는 기술로, 작동 속도와 전력 효율을 극대화한다. 참고로 삼성전자는 작년 상용화에 성공한 3나노 공정에 GAAFET 방식을 이미 적용했다.
2나노 프로토타입 칩, 애플은 이미 확인했다
(출처: 맥루머스)
애플은 이미 2나노 프로토타입 칩을 확인한 것으로 전해진다. 12월 12일(현지시간), 파이낸셜 타임스(Financial Times)는 TSMC가 최대 고객사 애플과 엔비디아에게 N2 기반으로 제작한 2나노 프로토타입 칩을 공개했다고 밝혔다.
매체는 2025년 대량 양산을 앞두고 있으며, 세계에서 가장 진보된 반도체 기술이 될 것이라고 설명했다. 만약 예상대로 진행될 경우, 2나노 공정은 아이폰 17 시리즈 ‘A19 프로’에 처음 사용될 가능성이 높다.
성공 여부는 수율이다. 초미세공정으로 갈수록 제조가 까다로워 수율이 낮아지는 추세다. 삼성전자 역시 3나노 공정 수율이 60%에 불과해 고객사 확보에 어려움을 겪고 있는 것으로 알려졌다. 2나노 공정 수율을 이보다 끌어올릴 수 있을지 주목된다.
미세 공정 기술 경쟁은 더욱 치열해질 전망이다. 삼성전자는 2025년 2나노, 2027년 1.4나노 양산을 목표로 기술 개발과 생산 설비 투자를 이어가고 있다. 삼성전자는 파이낸셜 타임스를 통해 ‘3나노 공정에서 처음으로 GAA 아키텍처를 도입한 만큼 2나노 공정 개발은 상대적으로 원활할 것’이라고 밝혔다. 2나노 공정부터 GAA를 적용하는 TSMC보다 유리한 입장이라는 설명이다. TSMC는 3나노 공정까지 이전과 동일한 핀펫(FinFET) 기술을 활용할 예정이다.
테크플러스 에디터 김하영
tech-plus@naver.com
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