저자: 이형수 · 한국인
요약 보기
삼성전자의 3나노 GAA(게이트올어라운드) 공정 양산 발표를 계기로, 반도체 미세공정 기술 변천과 파운드리 경쟁 구도를 설명한 영상이다. 결론: 삼성의 3나노 GAA 양산은 TSMC 독점 구도에 대한 기술적 도전이며, 후공정·패키징·장비 쪽 수혜가 예상된다는 취지다. 기술 배경: 트랜지스터는 스위치 역할을 하며, 미세화에 따라 폴리실리콘→메탈 게이트, SiO2→하이-K 소재 전환이 이뤄졌다. 14~16나노 부근에서 평면 구조가 한계에 달해 핀펫(FinFET)이 도입됐고, 이후 전자 흐름을 4면에서 제어하는 GAA 구조가 도입됐다. 경쟁 구도: 파운드리 점유율은 TSMC 약 55%, 삼성 약 15~17% 수준으로 제시됐다. 삼성은 기술 리더십을 확보해 TSMC를 추격하려 하며, 고객 수요가 TSMC에 몰려 있어 대안 공급처로서의 기회가 있다고 봤다. 2026년까지 고객 수주가 3배 이상 늘 것이라는 언급이 있었다. 수혜 업종: 국내 팹리스는 첨단 공정 고객이 아니며, 첨단 공정 고객은 퀄컴·애플·엔비디아 등 글로벌 기업이다. 구형 공정 외주 확대로 DSP(디자인솔루션파트너) 업체 수혜가 거론됐다(세미파이브, 가온칩스, 에이디테크놀로지, 코아시아 등 언급). IP 비즈니스 관련 업체도 언급됐다. 후공정: 어드밴스드 패키징 확대로 기판·장비 수요 증가가 예상되며, 한미반도체, 이오테크닉스 등 장비업체와 인텍플러스 등 검사 업체가 거론됐다. 후공정 쪽은 상대적으로 소외돼 있을 가능성이 언급됐다. 출연자 전망: 삼성 3나노 공정이 TSMC를 추격하는 계기가 될 수 있다는 낙관적 시각을 보였으나, 단기간 점유율 역전은 쉽지 않다고 평가했다. 리스크: TSMC의 압도적 물량과 고객 기반이 장벽이며, 삼성 공정 수율·고객 확보가 관건이라는 함의가 있다.
다듬은 글
안녕하십니까, 투자의 신 이형수 대표입니다. 오늘은 박연선 PD님과 함께 삼성전자가 최근 양산 발표한 3나노 반도체 기술에 대해 알아보겠습니다. 삼성전자가 3나노 반도체 생산에 돌입해 GAA(게이트 올 어라운드) 기술을 적용했다고 하는데, GAA 기술이 무엇이고 3나노는 어떤 반도체인지 질문이 많았습니다. 보통 이야기하는 것은 시스템 반도체, 즉 파운드리 쪽 이야기입니다.
반도체에서 가장 중요한 것은 트랜지스터입니다. 트랜지스터는 스위치와 증폭기 역할을 하는 부품입니다. 반도체는 도체와 부도체의 중간이라는 것 아시죠? 반도체는 상황에 따라 전기가 통하기도 하고 통하지 않기도 합니다. 스위치를 켜면 전기가 통하고, 끄면 통하지 않습니다. 이 원리로 디지털의 0과 1을 구현하는 것이 트랜지스터의 역할입니다.
예전에는 미세 공정이 발전해도 크게 문제가 없었습니다. 100나노, 90나노, 60나노 시절에는 트랜지스터를 계속 작게 만들어도 괜찮았습니다. 그런데 120나노 무렵부터 문제가 생기기 시작했습니다. 폭이 좁아지니 스위치가 잘 작동하지 않게 된 것입니다. 그래서 소재를 바꿨습니다. 128나노 정도에서 하이 K 메탈 게이트 공정을 도입했습니다. 게이트에는 폴리실리콘 대신 메탈을 쓰고, 절연막에는 SiO2 대신 고유전율 물질인 하이 K 소재를 쓰기 시작했습니다.
이후에도 기술은 계속 발전했지만, 메탈과 하이 K 소재만으로는 한계가 왔습니다. 14~16나노 무렵부터는 트랜지스터의 구조 자체를 바꾸었습니다. 평평했던 스위치 모양에서 입체 구조인 핀펫(FinFET)을 도입한 것입니다.
쉽게 비유하면, 처음에는 수도꼭지가 하나였습니다. 열면 통하고 잠그면 막히는 구조입니다. 그런데 미세화되면서 수도꼭지 하나로는 전자의 흐름을 제어하기 어려워졌습니다. 그래서 물꼬를 여러 개 두는 것처럼 지느러미(fin) 모양의 입체 구조를 만들었고, 이것이 핀펫입니다. 지금까지 주로 생산해 온 방식입니다.
그러나 3나노 수준까지 작아지면 핀펫으로도 전자의 흐름을 제어하기가 쉽지 않습니다. 그래서 삼성전자는 핀펫 다음 단계로 GAA 구조를 구현하기 시작했습니다. 핀펫이 세 면에서 전자를 잡아주었다면, GAA는 네 면을 둘러싸서 잡아주는 구조입니다. 수도꼭지가 네 개라고 생각하면 됩니다. 전자의 흐름을 더 정밀하게 잡아주는 것입니다.
전자를 잘못 잡으면 전자가 튕겨 나가 누설 전류가 생기고, 열이 발생하며, 오류도 생길 수 있습니다. 그래서 이를 막는 것이 매우 중요합니다. TSMC는 2nm 공정부터 GAA를 적용할 계획입니다.
현재 파운드리 시장은 TSMC가 압도적인 1위로, 점유율이 50% 중반 수준입니다. 삼성전자는 약 17% 정도로 2위입니다. 격차가 큰 상황에서 삼성은 기존 핀펫 방식으로는 TSMC를 따라잡기 어렵다고 판단했습니다. 그래서 게임의 룰을 바꾸기 위해 신기술인 GAA를 본격적으로 도입한 것입니다. 이번 3나노 GAA 양산의 의미가 바로 여기에 있습니다.
삼성전자는 2026년까지 고객 수주 물량을 현재보다 3배 이상 늘린다는 목표를 제시했습니다. 과연 TSMC를 따라잡을 수 있을까요? 여기서 '따라잡는다'는 의미는 여러 가지로 볼 수 있습니다. 시장점유율 측면에서 보면 TSMC가 약 55%이고 삼성이 약 40% 수준이 되려면 상당한 격차를 좁혀야 합니다. 하지만 쉽지 않습니다. TSMC는 이미 많은 고객과 생산 물량을 확보하고 있기 때문입니다. 따라서 더 현실적으로는 기술적 리더십을 확보하는 측면으로 보는 것이 맞습니다. TSMC가 기술, 시장, 물량 모두에서 앞서 있는 상황에서, 삼성은 기술 측면에서 따라잡겠다는 전략입니다.
파운드리 고객 입장에서 3나노 이하의 최첨단 파운드리를 생산할 수 있는 회사는 전 세계에 TSMC와 삼성전자 두 곳뿐입니다. 그런데 TSMC는 주문이 꽉 차 있어서 대기 순서를 기다려야 하는 상황입니다. 맛집에 가서 줄을 길게 서야 하는 것과 비슷합니다. 그러면 사람들은 옆집의 괜찮은 대안을 찾게 됩니다. 삼성이 딱 그런 상황에 놓여 있다고 보시면 됩니다. 특정 메뉴가 더 맛있다는 평가를 받으면 손님은 더 몰리게 됩니다.
3나노 양산으로 국내 팹리스와 후공정 기업들이 수혜를 볼 것으로 예상됩니다. 그렇다면 특히 어떤 기업이 3나노 반도체 양산과 관련이 있을까요?
먼저 국내 팹리스 업체들은 주로 레거시(구형) 공정이나 중저가 칩을 설계하는 업체가 많습니다. 첨단 공정 칩을 의뢰하는 곳은 퀄컴, AMD, 엔비디아 같은 글로벌 빅테크 기업들입니다. 이런 고객들이 칩을 맡기면 삼성이 레거시 공정까지 신경 쓰기는 어렵기 때문에, 그 부분을 외주로 많이 맡기게 됩니다. 이를 디자인 솔루션 파트너(DSP)라고 하며, 이 시장이 커질 수 있습니다. 이 분야의 업체로는 비상장사인 세미원(SEMI289)과 상장사인 에이디테크놀로지, 코아시아 등이 있습니다. 또한 IP 비즈니스도 뜰 수 있습니다. 국내에서 드물게 IP 비즈니스를 하는 칩앤미디어 같은 회사도 주목할 만합니다.
후공정 쪽도 수혜가 예상됩니다. 최첨단 공정으로 칩 하나를 모두 만들기보다, 요즘은 고성능 연산 칩은 3나노나 5나노에서, 일반 칩은 14나노 같은 공정에서 따로 만들어 하나로 묶는 추세입니다. AMD가 출시한 칩렛 구조처럼, 여러 칩을 하나의 패키지로 합치는 어드밴스드 패키지 기술이 많이 쓰이고 있습니다. 이 과정에서 고성능 기판과 플립칩, 패키징 소재 수요가 늘어납니다. 또한 패키지 구조가 복잡해지니 검사도 더욱 까다로워집니다. 이 때문에 관련 장비를 공급하는 한미반도체, 이오테크닉스 같은 업체와, 공정 검사를 담당하는 인텍플러스 같은 업체들에도 긍정적인 효과가 있을 것으로 보입니다.
오늘 영상이 도움이 되셨다면 좋아요와 구독, 알림 설정, 댓글 부탁드립니다. 지금까지 투자의 신 이형수였습니다. 감사합니다.
Comments 0