대한민국을 대표하는 기업가인 이재용 삼성 회장과 일본을 대표하는 신기술투자의 귀재 손정의(일본명 손 마사요시) 소트뱅크회장은 막역한 사이다.
손 회장은 장래가 유망되는 최신 기술에 유달리 관심이 많다. 그래서일까. 첨단산업 분야의 글로벌 리더 중 하나인 삼성 이 회장과는 비공식적 만남을 자주 가지며 오랜기간 친분을 유지하고 있다.
비즈니스에 초점을 두면 두 사람의 최접점은 역시 반도체다. 손 회장의 소프트뱅크가 세계 최고의 반도체 설계자산(IP) 보유기업인 영국 암(ARM)을 소유하고 있고, 이 회장은 세계 최대 반도체기업인 삼성의 수장이기 때문이다.
두 사람의 친밀도 만큼이나 삼성과 ARM은 아주 끈끈한 관계다. ARM의 요소기술이 삼성의 반도체공정에 적지않이 활용된다. 삼성은 ARM의 주주이기도 하다.
◆삼성 ARM의 최첨단 IP 파운드리 공정에 확대 적용
'이재용-손정의 연합'이 최첨단 반도체 분야에서 힘을 합쳐 첫 합작품을 만든다. 삼성이 ARM이 자랑하는 차세대 반도체 IP를 최첨단 파운드리(반도체 위탁생산) 공정에 적용키로 했다.
삼성 파운드리 사업부는 3나노 이하 선단 공정에 세계 최초로 도입한 GAA(Gate All Around) 공정에 ARM의 차세대 시스템온칩(SoC) IP를 최적화해 적용하는 등 양사 협력을 강화한다고 21일 밝혔다.
GAA란 삼성이 반도체 회로의 미세화 한계를 극복하기 위해 세계에서 가장먼저 도입한 첨단 기술이다. 반도체에서 전류나 전압흐름을 조절 및 증폭시키는 일종의 스위치 역할을 하는 트랜지스터의 게이트와 채널이 전체 4면이 맞닿는 방식이다.
GAA를 활용하면 반도체의 누설 전류를 줄일 수 있고 중앙처리장치(CPU)와 그래픽처리장치(GPU) 등 프로세서와 메모리(HBM)를 수직으로 배치, 처리 속도와 데이터 처리용량을 크게높일 수 있다.
GAA 기술은 공정 미세화에 따른 트랜지스터 성능 저하를 극복하고 데이터 처리 속도와 전력 효율을 높이는 차세대 반도체 핵심 기술로 평가받는다. 업계에선 GAA가 차세대 파운드리 시장의 판도를 바꿀 '게임체인저'가 될 것으로 보고 있다.
이처럼 이론적으로 확실히 뛰어난 기술임에도 불구, GAA는 난이도가 높고 개선할 점이 많아서 반도체 업체들이 채택을 주저해왔다.
하지만 삼성은 글로벌 파운드리업계 최강자 대만 TSMC를 따라잡기 위해 3나노 이후 공정에서 GAA를 사상 처음 적용하는 결단을 내렸다.
삼성은 지난 2022년 6월 세계 최초로 GAA를 3나노 공정에 전격 도입했다. 현재 GAA기반 3나노 1세대를 양산 중이며, 현재 2세대 공정의 상용화를 앞두고 있다.
삼성이 이번에 ARM과의 협력을 강화하기로 한 것도 결국 GAA기반의 2세대 3나노 이하의 최첨단 파운드리 공정의 기술보완을 통해 대외 경쟁력을 더욱 높이기 위해서다.
삼성은 ARM이 보유한 첨단 반도체 IP를 GAA공정에 접목, 파운드리 주고객사인 팹리스(반도체설계전문기업)들의 GAA 공정에 대한 접근성을 높이는 한편 차세대 반도체 개발에 소요되는 시간과 비용을 최소화할 계획이다.
◆2나노 GAA와 생성형AI 시장 겨냥한 AI칩셋 개발
양사는 이에 따라 글로벌 팹리스에 적기에 제품을 제공하면서도 우수한 PPA(소비전력·성능·면적) 구현에 초점을 맞춘다는 전략이다.
이를 위해 협력 초기부터 설계와 제조를 동시에 최적화하는 소위 'DTCO'(Design-Technology Co-Optimization)를 채택, GAA 공정의 PPA개선 효과를 극대화한다는 목표다.
삼성은 ARM과의 협업을 통해 생성형 AI시대에 맞는 SoC 제품 개발 과정에서도 고객사인 팹리스들의 접근이 용이해져 잠재적 파운드리 대형 고객확보가 가능할 것으로 기대하고 있다.
삼성과 ARM은 또 차세대 데이터센터와 인프라 맞춤형 반도체를 위한 2나노 GAA와 미래 생성형 AI 모바일 컴퓨팅 시장을 겨냥한 AI칩셋 솔루션을 순차적으로 선보이는 등 다양한 영역에서 협력을 확대할 방침이다.
계종욱 삼성전자 파운드리 사업부 디자인플랫폼개발실 부사장은 "양사는 다년간 쌓아온 견고한 파트너십을 통해 최첨단 기술과 노하우를 축적해왔다"면서 "이번 설계 기술 최적화를 통해 팹리스 고객들에게 최선단 GAA 공정 기반 초고성능, 초저전력 코어텍스-CPU를 선보이겠다"고 말했다.
크리스 버기 ARM 클라이언트 사업부 수석부사장 겸 총괄 매니저는 "삼성과 오랜 협력관계를 통해 혁신을 지속할 수 있었다"며 "양사는 모바일 컴퓨팅의 미래를 재정립하고 AI 시대에 요구되는 성능과 효율을 제공하기 위해 혁신을 거듭할 것"이라고 말했다.
업계 전문가들은 "삼성이 ARM의 IP를 GAA공정에 심어 3나노 이하 선단 공정 경쟁력에서 경쟁업체들보다 앞서 치고 나가며 '파운드리의 봄'을 앞당기는데 중요한 전환점이 될 것"으로 내다봤다.
삼성이 과연 ARM과의 협력 확대를 계기로 3나노에 이어 2나노 파운드리시장 경쟁력을 제고하며 난공불락으로 평가받는 TSMC의 아성을 위협할 수 있을 지 주목된다.
한편 삼성은 작년 4분기 실적 콘퍼런스콜에서 3나노 2세대와 2나노 GAA 기술을 개발하고 있으며 첨단 공정 기술을 십분 활용해 새롭게 부상하는 AI시장 등 응용처 확장을 추진중이라고 밝혔다.
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