데일리임팩트

[데일리임팩트 변윤재 기자] 삼성전자가 반도체 설계전문기업(팹리스)인 Arm과의 협력을 강화한다. Arm의 차세대 시스템온칩(SoC) 설계 자산(IP)를 삼성전자의 게이트올어라운드(GAA) 공정에 적용하기로 한 것. 최첨단 공정에서 TSMC를 꺾고 1위에 올라서겠다는 의지가 읽힌다. 

21일 삼성전자 파운드리 사업부는 Arm의 차세대 SoC IP를 삼성전자의 최첨단 GAA 공정에 최적화한다고 밝혔다. 회사 관계자는 데일리임팩트에 "다년간 Arm 중앙처리장치(CPU) IP를 자사 파운드리의 다양한 공정에 최적화해 양산해왔다"며 "이 같은 협력의 연장선"이라고 말했다.

양사는 팹리스 기업을 적극 공략할 예정이다. 생성형 인공지능(AI) 확산으로 팹리스 기업들의 SoC 개발에 소요되는 비용과 시간 부담이 늘어났다. 이 같은 부담을 최소화하고 최첨단 기술 접근성을 높여 고객사로 끌어들이겠다는 전략이다. 

양사는 삼성전자 GAA 공정과 Arm의 차세대 CPU 코어텍스-X 접근성을 극대화했을 때, 제품 혁신이 가능해진다는 점을 부각시킬 방침이다. 이를 위해 설계와 제조 최적화를 동시에 처리하는 DTCO(Design-Technology Co-Optimization)를 채택했다. 이에 Arm 최신 설계와 삼성전자 GAA 공정의 소비전력·성능·면적(PPA) 효과가 최대화 됐다. 코어텍스-X를 보다 쉽게 활용할 수 있도록 했다. 

삼성전자, Arm은 팹리스 기업에 제품을 적기 제공함으로써 제품 혁심을 지원하는 한편 다양한 영역에서 협력이 확대할 방침이다. 차세대 데이터센터·인프라 맞춤형 반도체를 위한 2나노(㎚·1나노미터는 10억분의 1m) GAA, 미래 생성형 AI 모바일 컴퓨팅 시장을 겨냥한 AI 칩렛 솔루션을 순차적으로 선보일 계획이다.

계종욱 삼성전자 파운드리 사업부 디자인플랫폼개발실 부사장은 "다년간 쌓아온 견고한 파트너십을 통해 최첨단 기술과 노하우를 축적해왔던 만큼, 이번 설계 기술 최적화를 통해 팹리스 고객들에게 최선단 GAA 공정 기반 초고성능, 초저전력 코어텍스-CPU를 선보이겠다"고 말했다. 크리스 버기 Arm 클라이언트 사업부 수석 부사장 겸 총괄 매니저도 "양사는 모바일 컴퓨팅의 미래를 재정립하고, AI 시대에 요구되는 성능과 효율을 제공하기 위해 혁신을 거듭할 것"이라고 말했다.

삼성전자가 Arm과의 기술 협력을 강화한 이유는 파운드리 사업 돌파구가 필요한 상황이라서다. 

지난 2022년 세계 최초로 차세대 트랜지스터 기술인 GAA를 적용하면서 삼성전자는 역전극을 기대했다. GAA는 미세공정으로 전류 누전, 발열과 같은 트랜지스터 성능 저하는 최소화 해준다. GAA 1세대 공정은 기존 5나노 핀펫 공정과 비교해 전력을 45% 절감하고 성능은 23% 향상된다. 반면 면적은 16% 줄어든다. GAA 2세대는 전력 50% 절감, 성능 30% 향상, 면적 35% 축소된다.

이에 크기는 더 작되, 성능과 전력 효율이 우수한 반도체를 원하는 대형 고객사를 유치할 수 있을 것으로 기대했지만 빗나갔다. 중소형 고객사가 꾸준히 늘었지만, 빅테크들은 TSMC를 택했다. 수율에 발목잡힌 탓이다. 현재 수율이 50%도 되지 않는 것으로 알려졌다. 반도체 업계 관계자는 데일리임팩트에 "최소 60%는 돼야 빅테크들이 움직인다"며 "맞춤형 생산이기 때문에 수율이 낮아도 양산을 가능하다. 다만 생산시간과 비용이 증가, 시장 경쟁력이 떨어지기에 제조사, 고객사 모두에게 부담"이라고 지적했다. 

GAA 승부수가 효과를 보지 못하면서 TSMC와의 격차는 더 벌어지고 있다. 2022년 3분기 40.6%포인트였던 양사의 점유율 차이는 지난해 45.5%포인트로 더 커졌다. 

삼성전자 파운드리 사업부는 올해 3나노 2세대 공정의 안정적 양산, 2나노 공정 개발에 집중하는 한편 AI 가속기 등 고성장 응용처 수주를 확대하겠다는 구상을 갖고 있다. 온디바이스 AI를 집중 공략해 반등의 포석을 깔겠다는 것이다. Arm과의 협력을 통해 기술 고도화와 수율 안정화를 꾀할 것으로 관측된다.