삼성전자가 4일 삼성동 코엑스에서 ‘삼성 파운드리 포럼 2023(Samsung Foundry Forum 2023)’과 ‘SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem) 포럼 2023’을 개최하며, AI 반도체 생태계 강화를 위한 삼성전자 파운드리 전략을 공개했습니다.

*삼성 파운드리 포럼 주제: 경계를 넘어서는 혁신(Innovating Beyond Boundaries)
*삼성 SAFE 포럼 주제: 혁신의 속도를 가속화한다(Accelerate the Speed of Innovation)

☐ SAFE 파트너와 함께 최첨단 2나노 제품 설계 인프라 발전시켜

삼성전자는 ‘SAFE 포럼’에서 100여 개의 파트너와 함께 ‘고객의 성공’이라는 공동 목표를 제시하며, ‘PDK Prime’ 솔루션 등 8인치부터 최첨단 2나노 GAA 공정까지 팹리스 고객의 최첨단 제품 설계 인프라를 발전시키기 위한 다양한 방법을 공유했습니다.

*2023년 파트너 현황: EDA(23개), OSAT(10개), DSP(9개), 클라우드(9개), IP(50개)
*PDK(Process Design Kit): 반도체(공정) 설계 지원 키트

특히, PDK 사용 편의성을 강화해 고객의 효율적 제품 설계를 지원하는 ‘PDK Prime’ 솔루션을 올해 하반기부터 2나노, 3나노 공정 팹리스 고객에게 제공하며 향후 8인치와 12인치 레거시(Legacy) 공정으로 확대할 계획입니다.

삼성전자는 제품 설계 시간을 단축할 수 있는 3개 항목과 설계 정확도를 높일 수 있는 2개 항목, 그리고 PDK 사용 편의성을 강화한 2개 항목을 PDK Prime에 구현했습니다.

PDK Prime 항목 중 SDVC(Static Device Voltage Checker)는 트랜지스터, 저항, 캐패시터 등 반도체 내부 소자의 전압이 규격안에서 설계 됐는지를 10분 이내 확인할 수 있는 기능으로 기존 대비 90% 이상의 정격 전압 오류 검사 시간을 단축할 수 있습니다.

☐ 국내 주요 팹리스 기업들과의 AI·저전력 반도체 분야 성과 소개

이번 포럼에는 국내 주요 팹리스 기업인 LX세미콘, 리벨리온, 딥엑스(DeepX) 등이 세션 발표자로 참가해 삼성전자 파운드리 공정을 통해 AI·저전력 반도체를 개발한 성과를 소개했습니다.

국내 최대 팹리스 기업인 LX세미콘의 고대협 연구소장은 “대형화, 고해상도/고화질/고주사율을 요구하는 동시에 전력 소모량이 적은 제품을 찾는 최근 디스플레이 시장의 니즈를 충족하기 위해 삼성전자 파운드리와 8인치 협력을 강화하고 향후 12인치까지 협력을 확대할 계획”이라고 밝혔습니다.

AI 팹리스 기업인 리벨리온의 박성현 CEO는 “삼성전자 파운드리 5나노 공정에서 제작된 AI 반도체 아톰(ATOM)이 업계 최고 수준의 GPU 성능과 동급 NPU 대비 최대 3.4배 이상의 에너지 효율을 보인다”고 강조했습니다.

또 다른 AI 팹리스 기업인 딥엑스의 김녹원 CEO는 “다양한 엣지 및 서버 AI 응용 분야에 적합한 고성능 저전력 AI 반도체 4종(DX-L1, DX-L2, DX-M1, DX-H1)을 삼성전자 파운드리 5나노, 14나노, 28나노 공정을 통해 개발했다”고 말했습니다.

☐ MPW 서비스 확대로 국내외 시스템 반도체 설계 역량 강화

삼성전자는 최첨단 MPW 서비스 현황과 계획, 국내외 시스템 반도체 연구개발 생태계 강화 방안을 공개했습니다.

*MPW(Multi Project Wafer): 다품종 소량 생산을 위한 파운드리 형태로, 한 장의 웨이퍼에 다른 종류의 반도체 제품을 함께 생산하는 방식

삼성전자는 AI, 고성능 컴퓨팅, 모바일 제품 설계에 활용 가능한 첨단 4나노 공정의 MPW 서비스를 지난 4월 처음 시작했으며, 8월과 12월에 걸쳐 올해 세 차례 지원합니다.

2024년에는 4나노를 비롯한 MPW 서비스를 올해보다 10% 이상 제공하는 등 국내외 팹리스 고객의 시제품 제작 기회를 지속 확대할 계획입니다.

삼성전자는 국내외 대학과의 연구개발 협력도 확대하며, 시스템 반도체 설계 역량 강화에 나섭니다.

삼성전자는 2021년부터 한국과학기술원(KAIST) 반도체설계교육센터(IDEC)에 28나노 로직(Logic) 공정 MPW 서비스를 무상으로 제공하고 있으며, 올해 하반기부터 협력 범위를 FD-SOI 공정으로 확대하는 등 2021년부터 2026년까지 28나노 MPW 서비스를 총 15회 무상 제공해 600개 반도체 제작을 지원합니다.

*FD-SOI(완전공핍형 실리콘 온 인슐레이터): 실리콘 웨이퍼 위에 전기가 통하지 않는 절연막(SiO2)을 형성하고 그 위에 트랜지스터를 구성하는 기술로 트랜지스터 동작시 발생하는 누설 전류를 크게 줄일 수 있음

삼성전자는 국내 대학과의 추가 협력을 통해 미래 반도체 기술과 인재 양성, 혁신 생태계 구축을 적극 추진합니다. 또한, 국내 대학에 제공 중인 14나노 MPW 공정을 해외 대학에도 제공할 계획입니다.

☐ 최첨단 공정 응용처 HPC·AI로 확대, 고객 수요 탄력적 대응 위한 전략 공개

삼성전자는 2025년 모바일을 중심으로 2나노 공정 양산을 시작해 2027년까지 고성능 컴퓨팅(HPC), 인공지능(AI)으로 응용처를 단계별로 확대하고, 2027년에는 1.4나노 공정을 계획대로 양산합니다.

또한, 최첨단 패키지 협의체 MDI(Multi Die Integration) Alliance를 출범해 비욘드 무어(Beyond Moore) 시대를 주도하겠다는 포부를 공유했습니다.

삼성전자는 2023년 하반기 평택 3라인에서 파운드리 제품을 양산하고 2024년 하반기 테일러 1라인 가동, 2025년 8인치 GaN(질화갈륨) 전력반도체 파운드리 서비스 시작 등 고객 수요에 탄력적으로 대응하기 위한 전략도 밝혔습니다.

*GaN(질화갈륨): 차세대 전력반도체로 실리콘(Si) 반도체의 한계를 극복해 시스템의 고속 스위칭과 전력 절감을 극대화 가능

삼성전자 파운드리사업부 최시영 사장은 ‘삼성 파운드리 포럼 2023’ 기조연설에서 “AI 적용 분야가 빠르게 확산되고 있고, 특히 다양한 개별 서비스에 특화된 엣지(Edge)의 폭발적인 성장이 예상된다”며 “삼성전자는 고성능 AI 반도체에 특화된 최첨단 공정과 차별화된 스페셜티 공정, 그리고 글로벌 IP 파트너사와의 긴밀하고 선제적인 협력을 통해 AI 시대 패러다임을 주도해 나가겠다”고 말했습니다.

한편, 삼성전자는 삼성 파운드리 포럼을 올해 하반기에 유럽과 아시아 지역에서도 개최할 계획입니다.

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국내 팹리스∙디자인하우스에 기술교육 등 상생 협력에 박차

삼성전자는 작년 4월 ‘시스템반도체 생태계 강화 방안’을 발표한 이후 팹리스, 디자인하우스 등 국내 중소 업체들과의 상생 협력에 박차를 가하고 있습니다.

국내 중소 팹리스 업체의 제품 개발 활동에 필수적인 MPW(Multi-Project Wafer)프로그램을 공정당 년 3~4회로 확대 운영하고, 8인치(200mm)뿐 아니라 12인치(300mm) 웨이퍼로 최첨단 공정까지 활용할 수 있도록 지원하고 있습니다.

삼성전자는 전장, 모바일, 보안 등 다양한 응용처에 최적화된 공정 기술과 설계 인프라를 제공하고 있으며, 생태계 강화 방안 발표 이후 중소 업체들과 협력해온 제품이 올해 말부터 본격 양산될 예정입니다.

특히 삼성전자는 작년 하반기부터 국내 팹리스와 디자인하우스 업체의 경쟁력 향상을 위해 레이아웃, 설계 방법론•검증 등을 포함한 기술 교육도 제공하고 있으며 업체들의 만족도 또한 높습니다.

삼성전자는 2018년부터 파운드리 생태계 프로그램 ‘SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem)’를 운영하며, 파트너와 고객과의 협력 강화에 더욱 노력하고 있습니다.

‘SAFE-CDP’ 중소 팹리스 아이디어만으로도 칩 설계 가능하게

삼성전자는 고객들이 더욱 편리하게 설계할 수 있는 생태계를 만들기 위해 ‘통합 클라우드 설계 플랫폼(SAFE Cloud Design Platform, SAFE-CDP)’을 출시했습니다.

삼성전자와 클라우드 HPC(High Performance Computing) 플랫폼 업체인 리스케일(Rescale)이 함께 구축한 ‘SAFE-CDP’는 팹리스 고객들이 아이디어만 있으면 언제 어디서나 즉시 칩 설계를 시작할 수 있도록 가상의 설계 환경을 제공하는 서비스입니다.

이 서비스는 자동화 설계 SW 업체인 앤시스(Ansys), 멘토(Mentor a Siemens Business), 케이던스(Cadence), 시놉시스(Synopsys)의 SW를 공용 클라우드 상에서 구동될 수 있도록 구축한 플랫폼입니다.

공정이 미세화될수록 반도체 칩 설계는 복잡해지고 난도 또한 높아집니다. 특히 설계 작업의 후반부로 갈수록 필요한 컴퓨팅 자원도 기하급수적으로 증가하며, 칩 검증에 소모되는 시간도 상당합니다.

삼성전자의 ‘SAFE-CDP’는 서버 확장에 대한 고객들의 투자 부담을 줄이고, 칩 설계와 검증 작업에 필요한 컴퓨팅 자원도 단계에 따라 유연하게 사용할 수 있도록 지원합니다.

국내 팹리스 업체인 ‘가온칩스’는 삼성전자의 SAFE-CDP를 활용해 차량용 반도체 칩을 설계한 결과, 기존 대비 약 30%의 설계 기간을 단축하는 성과를 얻기도 했습니다. * 케이던스 SW(이노버스) 사용

삼성전자의 DSP(Design Solution Partner)인 가온칩스 정규동 대표는 “삼성의 통합 설계 플랫폼은 중소 팹리스 업체들의 시장 진입장벽을 낮춰줄 것”이라며, “제품 경쟁력 향상으로 국내 업체들이 더욱 성장할 수 있는 계기가 될 것”이라고 소감을 밝혔습니다.

특히 ADT(에이디테크놀로지), 하나텍 등 여러 국내 중소 업체들이 SAFE-CDP에 대한 사용 의사를 밝히고 있으며, 자체 서버 구축 대비 소요되는 시간과 투자 비용을 줄일 수 있어 보다 경쟁력 있는 반도체 제품을 설계할 수 있을 것으로 기대됩니다.

삼성전자 DS부문 파운드리사업부 박재홍 부사장은 “리스케일과 함께 선보이는 삼성전자의 통합 설계 플랫폼은 팹리스 업계가 클라우드 기반 설계 환경으로 옮겨가는 중요한 기반이 될 것”이라며, “파운드리 생태계 강화를 통해 고객들이 혁신적인 제품을 출시할 수 있도록 지속 기여할 것”이라고 밝혔습니다.

삼성전자는 화성, 평택에 잇따라 투자를 단행하며 파운드리 사업 강화에 속도를 높이고 있으며, 국내 중소기업들이 삼성의 최첨단 공정 기술을 보다 편리하게 활용할 수 있도록 접근성을 높여 생태계를 지속 확장해 나갈 계획입니다.

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