AI, 스마트폰, 자동차의 두뇌 역할을 하는 첨단 SoC(System on Chip, 하나의 칩에 여러 기능을 집약한 시스템반도체)는 한 회사 혼자만의 힘으로는 만들 수 없다. 칩을 설계하는 팹리스(Fabless, 생산 설비 없이 설계만 전담하는 기업)와 설계 도구를 공급하는 EDA(Electronic Design Automation, 반도체 설계자동화 소프트웨어) 기업, 다양한 설계자산(IP)을 제공하는 파트너, 그리고 이를 실제 반도체로 만들어내는 파운드리까지—수많은 기업들이 긴밀히 협력해야 비로소 하나의 시스템반도체가 완성된다.

삼성전자 파운드리사업부는 ‘세이프(SAFE, Samsung Advanced Foundry Ecosystem)’ 플랫폼을 통해 이러한 연결 고리의 구심점 역할을 하며, 파운드리 생태계를 키워 나가고 있다.

SAFE란 무엇인가: 설계부터 출하까지 연결하는 에코시스템

SAFE는 반도체 설계부터 최종 생산까지, 각 단계에 필요한 다양한 기술과 고객·파트너를 하나의 생태계로 연결하는 프로그램이다.

팹리스 고객이 “칩을 만들고 싶다”는 아이디어를 가져오면, IP 선택부터 설계 툴 검증, 시제품 제작, 패키징, 테스트까지—SAFE 생태계 안에서 모든 단계의 파트너를 찾을 수 있는 구조다. 현재 SAFE는 여섯 가지 얼라이언스로 구성되어 있다.

SAFE 6대 얼라이언스: 각 영역의 전문가들이 한 지붕 아래

① IP 얼라이언스(설계 자산) — 검증된 설계 자산의 공급

건축 현장에서 미리 만들어진 자재를 가져다 쓰면 공사 기간이 줄어들듯, 칩을 설계할 때도 이미 검증된 회로 블록을 가져다 쓰면 개발 기간과 위험을 크게 줄일 수 있다. IP 얼라이언스는 바로 이 ‘검증된 설계 자재’를 공급하는 역할을 맡는다.

USB 인터페이스, 메모리 컨트롤러, CPU 코어처럼 모바일·HPC(High Performance Computing, 고성능 컴퓨팅)·AI·자동차 등 다양한 분야의 칩에 반복적으로 쓰이는 고품질 설계 블록을 제공함으로써, 팹리스가 매번 처음부터 회로를 새로 설계하지 않아도 되도록 돕는다. IP 파트너 수는 삼성전자 파운드리사업부 출범 후 50개사 이상으로 확대됐고, 보유 IP는 약 5,300개에 달한다.

② EDA 얼라이언스(설계 도구) — 설계 툴의 공정 최적화

아무리 좋은 설계도가 있어도 그것을 그려내는 도구가 삼성의 생산 공정과 맞지 않으면 무용지물이다. EDA 얼라이언스는 칩 설계에 쓰이는 소프트웨어 도구가 삼성의 공정 요구 사항에 정확히 들어맞도록 ‘검증하고 보증하는’ 역할을 한다.

최고 수준의 EDA 기업들과 협력해 칩 설계 검증을 위한 인증된 툴과 방법론을 제공하며, 자체 인증 프로그램인 SAFE QEDA를 통해 도구가 삼성의 엄격한 공정 요구 사항을 충족하는지 점검한다. 이를 통해 고객이 새로운 기술을 채택할 때 발생할 수 있는 설계 오류 위험을 최소화하고, 안정적인 생산을 돕는다.

③ 클라우드 얼라이언스(설계 환경) — 온디맨드 설계 환경의 구현

값비싼 설계 인프라를 직접 구축하지 않아도, 인터넷만 연결되면 언제 어디서든 삼성의 설계 환경에 접속할 수 있게 해주는 것이 클라우드 얼라이언스의 역할이다.

클라우드 서비스 업체 및 EDA 기업과의 협력을 통해 삼성 파운드리의 설계 환경을 안전하게 이용할 수 있도록 지원한다. 팹리스 기업은 물리적 인프라 구축 부담 없이 클라우드를 통해 삼성의 설계 키트와 환경을 바로 사용할 수 있어, 개발 기간을 단축하고 협업 효율을 높일 수 있다.

④ 디자인 서비스 얼라이언스(DSA) (설계 지원) — 설계 경험이 많지 않은 기업을 위한 전담 파트너

아이디어는 있지만 직접 설계할 인력이나 경험이 부족한 팹리스 기업에게, 설계 전 과정을 함께 진행해줄 ‘동반자’를 연결해 주는 것이 이 얼라이언스의 역할이다.

삼성 파운드리는 디자인솔루션 파트너(DSP)와 가상설계 파트너(VDP) 분야 업체들과 협력해, 설계 최적화부터 검증, 테이프아웃(Tape-out, 설계 데이터를 최종 확정해 생산에 넘기는 단계)까지 처음부터 끝까지 이어지는 설계 서비스를 제공한다. 가온칩스, 에이디테크놀로지, 코아시아 등 국내 주요 디자인 하우스들이 삼성의 DSP로 활동하며 국내 팹리스의 설계를 지원하고 있다.

⑤ MDI 얼라이언스(첨단 패키징) — 여러 개의 칩을 하나처럼 연결하는 첨단 패키징

하나의 칩에 모든 기능을 욱여넣는 대신, 메모리·연산·통신 등 서로 다른 기능을 가진 여러 개의 작은 칩을 마치 레고 블록처럼 한 패키지 안에 모아 붙이는 방식이 최근 AI·HPC 반도체의 대세로 떠오르고 있다. 칩 하나로는 한계가 있는 성능과 전력 효율을 여러 칩의 조합으로 끌어올릴 수 있기 때문이다. MDI(Multi-Die Integration) 얼라이언스는 이렇게 여러 칩을 하나처럼 연결하고 묶어주는 ‘조립 설계자’ 역할을 맡는다.

이때 칩들을 평면으로 나란히 배치해 연결하는 방식을 2.5D 패키징, 칩을 층층이 쌓아 연결하는 방식을 3D 패키징이라 부른다. MDI 얼라이언스는 EDA·IP·DSP·OSAT 등 다양한 파트너와 협력해 이 2.5D·3D 패키징 기술을 최적화하고, 설계 단계부터 패키징까지 이어지는 통합 솔루션을 한 번에 제공한다.

⑥ OSAT 얼라이언스(조립∙테스트) — 조립과 테스트까지 원스톱으로

웨이퍼 위에서 칩 생산이 끝났다고 해서 제품이 완성되는 것은 아니다. 이를 낱개로 잘라 포장하고, 정상 작동하는지 검사하는 후공정이 남아 있다. OSAT(Outsourced Semiconductor Assembly and Test, 외주 반도체 조립 및 테스트) 얼라이언스는 이 마지막 관문인 조립과 테스트를 한 번에 책임지는 역할을 한다.

업계를 선도하는 OSAT 기업들과 협력해 조립과 테스트 과정을 통합 운영함으로써, HPC·모바일·자동차 등 다양한 응용처에 최적화된 고급 2.5D·3D 패키징 제품의 출시 기간을 단축하도록 지원한다.

파트너사 지원 프로그램: 생태계를 움직이는 삼성의 실질적 기여

에코시스템은 구조만으로 작동하지 않는다. 삼성 파운드리는 생태계 파트너와 국내 팹리스 기업이 실질적으로 성장할 수 있도록 다양한 지원 프로그램을 운영하고 있다. 아래 네 가지 프로그램은 순서대로 거쳐야 하는 단계가 아니라, 기업이 처한 상황과 필요에 따라 선택적으로, 또는 동시에 활용할 수 있는 독립적인 지원책이다.

MPW 셔틀 프로그램 — 시제품 개발 비용의 장벽을 낮추다

신생 팹리스에게 가장 큰 진입 장벽 중 하나는 시제품 제작 비용이다. MPW(Multi Project Wafer) 서비스는 하나의 웨이퍼에 여러 기업의 설계를 함께 배치해 마스크 비용을 나눠 부담하게 함으로써, 팹리스 고객이 새로운 아이디어를 보다 적은 비용으로 안전하게 검증할 수 있는 기회를 제공한다. 삼성 파운드리는 이 서비스를 꾸준히 확대하며 최첨단 공정을 중소 팹리스도 시도해볼 수 있는 환경을 마련해 왔다.

DSP 협력 — 설계 역량의 공백을 메우는 파트너십

아이디어는 있지만 고급 공정 설계 경험이 부족한 팹리스에게는 디자인 하우스, 즉 DSP와의 협력이 핵심 지원책이 된다. 삼성 파운드리는 EDA·IP·DSP 파트너와 협력해 공정 지원, 설계 키트, IP 제공, 설계 협력 등을 국내 팹리스에게 제공하고 있다. 수요기업이 원하는 제품을 팹리스가 만들고, 이를 삼성 파운드리가 생산해 시장에 공급하는 선순환 구조를 만드는 것이 목표다.

M.AX 얼라이언스 — 국내 AI 반도체 생태계를 위한 공동 협력체

M.AX 얼라이언스(Manufacturing AI Transformation)는 수요기업, 팹리스, 파운드리, 반도체 IP 기업, 반도체산업협회, KEIT(한국산업기술기획평가원) 등 업계 관계자가 한자리에 모여 국산 AI 반도체 확보 전략을 논의하는 협력체다. ‘반도체 제조지원 TF’ 업무협약 체결과 K-온디바이스 AI 반도체 기술개발 사업 등을 공동 추진하고 있다.

정부 과제 연계 — K-CHIPS와 모두의 챌린지 팹리스

삼성 파운드리는 정부 주도 반도체 지원 정책과도 적극 연계하고 있다. 중소벤처기업부가 주관하는 ‘모두의 챌린지 팹리스’ 프로그램에는 삼성전자가 파운드리 파트너로 참여해, 창업 10년 이내의 유망 팹리스 스타트업에게 MPW 이용 기회와 최대 2억 원의 비용 지원을 제공하고 있다. 국내 반도체 산업 경쟁력 강화를 위한 정부 지원 체계인 K-CHIPS(Korea Chips Act) 아래 진행되는 이러한 연계는, 국가 차원의 시스템반도체 육성 의지와 삼성의 생태계 전략이 맞닿는 지점이다.

삼성 파운드리가 그리는 선순환 구조

삼성전자는 “수요기업이 요구하는 제품을 팹리스가 개발하고, 이를 삼성이 양산해 최종 고객에게 공급하면, 수요기업뿐 아니라 삼성 파운드리와 파트너사 모두가 함께 성장하는 선순환 구조를 만들 수 있다”는 비전을 제시하고 있다.

SAFE는 그 비전을 구현하기 위한 인프라다. IP·EDA·클라우드·디자인 서비스·MDI·OSAT, 여섯 개 얼라이언스가 칩 설계의 첫 단계부터 마지막 패키징까지 각자의 역할로 연결되고, MPW 셔틀과 DSP 협력, M.AX 얼라이언스, 정부 과제 연계 등이 이 생태계에 실질적인 동력을 공급한다.

국내 시스템반도체 산업의 저변이 얼마나 두터워지느냐는, 이 연결망이 얼마나 촘촘해지느냐에 달려 있다. 삼성 파운드리의 SAFE는 그 중심에서 플레이어들을 이어주는 핵심 연결고리 역할을 계속해 나갈 것이다.

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반도체부터 스마트폰, TV, 가전까지 전자산업에 전 영역에서 제품을 생산하는 글로벌 ICT 제조기업으로서의 사명감으로, 더 나은 환경과 지속 가능한 인류의 미래를 위한 삼성전자의 새로운 도전을 아래 인포그래픽으로 확인할 수 있습니다.

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삼성전자의 포터블 SSD T7 시리즈는 신용카드 크기 정도의 콤팩트한 디자인에 고성능과 내구성을 갖춰 포터블 SSD의 표준을 제시한다.

‘T7’은 58g의 가벼운 무게로 USB 3.2 Gen 2 인터페이스에 PC, Mac, 안드로이드 기반 기기, 게임 콘솔 등 다양한 장치와 호환되며, 256 비트(bit) AES(Advanced Encryption Standard) 하드웨어 암호화를 통해 제품을 분실한 경우에도 데이터를 안전하게 보호한다.

‘T7 터치(Touch)’는 2020년 CEO 혁신상을 수상한 제품으로 1,050MB/s의 연속 읽기 속도와 1,000MB/s의 연속 쓰기 속도를 지원한다. 특히, 데이터 보안을 위해 T7, T7 실드에 있는 패스워드 기능에 ‘지문 인식’ 기능까지 추가 탑재해 강력하면서도 편의성 높은 보안을 자랑한다.

‘T7 실드(Shield)’는 최대 3m 높이의 낙하 충격에도 견딜 수 있는 강한 내구성과 삼성 SSD 최초로 IP65 등급의 방수·방진 기능을 갖춘 것이 특징이다. 외부 활동이 잦은 사용자에게 뛰어난 안정성을 제공한다.

소비자가 각자 라이프스타일에 맞는 포터블 SSD 제품을 고를 수 있도록 선택의 폭을 넓힌 T7 시리즈. 대용량 작업 파일부터 기억에 남는 순간의 사진·비디오까지 소중한 데이터를 저장할 수 있도록 설계된 T7 시리즈 3종의 스펙을 아래 인포그래픽에서 확인해보자.

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업계 최고 수준 초고속 AF로 역동적인 장면도 빠르고 선명하게

삼성전자는 ‘아이소셀 GN1’에 최초로 하나의 화소(Pixel)에 두 개의 포토 다이오드를 배치하는 ‘듀얼 픽셀(Dual Pixel)’ 기술과 4개의 인접 픽셀을 하나로 묶는 ‘테트라셀(Tetracell)’ 기술을 동시에 적용했습니다.

‘아이소셀 GN1’은 DSLR 수준의 업계 최고 ‘위상검출자동초점(Phase Detection Auto-Focus, PDAF)’ 성능을 제공합니다.

사람이 양쪽 눈을 이용해 피사체에 초점을 맞추는 것처럼, 이 제품은 각 화소에 좌우로 위치한 두 개의 포토 다이오드에서 검출된 이미지의 위상차를 계산해 피사체에 정확하고 빠르게 초점을 맞춥니다. 축구, 야구 등 스포츠와 같이 역동적인 장면을 찍을 때도 선명한 이미지 촬영이 가능합니다.

각 화소에 두 개의 포토 다이오드가 있어 5천만화소의 경우, 1억개의 포토 다이오드가 받아들이는 빛을 이용해 1억화소 수준의 이미지를 출력할 수 있는 것도 특징입니다.

또한, 이 제품은 1.2μm의 비교적 큰 픽셀 면적으로 빛을 더 많이 받아들일 수 있다는 장점이 있습니다. 특히 어두운 환경에서는 4개의 픽셀을 하나로 결합하는 테트라셀 기술로 감도를 4배 높여 1,250만 화소의 밝고 선명한 이미지 촬영이 가능합니다.

삼성전자는 빛에 따라 자동으로 ISO 값을 조정하는 ‘Smart-ISO’, 이미지 촬영 시 밝기와 명암을 자동으로 최적화하는 ‘실시간 HDR’, ‘전자식 이미지 흔들림 보정(EIS)’ 등의 최신 이미지센서 기술도 함께 탑재했습니다.

고성능ㆍ다기능 제품 개발로 제품 포트폴리오 지속 확대

삼성전자 시스템LSI 사업부 센서사업팀 박용인 부사장은 “‘아이소셀 GN1’은 강화된 자동초점기능으로 어떤 환경에서도 밝고 선명한 사진을 촬영할 수 있는 제품”이라며, “삼성전자는 지속적인 픽셀 기술 혁신으로 시장이 요구하는 차세대 고성능ㆍ다기능 이미지센서 개발을 선도해 나가겠다”고 말했습니다.

삼성전자는 이번 달부터 ‘아이소셀 GN1’을 양산하고 있습니다.

[참고]

□ 이미지센서(Image Sensor)

-카메라 렌즈를 통해 들어온 빛(영상 정보)을 전기적 디지털 신호로 변환하는 역할을 하는 반도체

□ 아이소셀(ISOCELL)

‘아이소셀(ISOCELL)’은 픽셀이 미세해짐에 따른 간섭현상을 최소화해 작은 픽셀로도 고품질의 이미지를 구현하는 삼성전자 기술 명칭으로, 삼성전자의 이미지센서를 대표하는 브랜드 명으로 사용하고 있음
*차량용 : 아이소셀 오토

□ 듀얼 픽셀(Dual Pixel)

-일반적인 이미지센서에는 화소(Pixel)에 빛을 모으는 포토 다이오드가 한 개 있는데, ‘듀얼 픽셀’에는 하나의 화소에 두 개의 포토 다이오드가 집적돼 있음. 두 개의 포토 다이오드가 각각 다르게 인식한 빛의 좌우 위상차를 계산하고 두 빛의 거리를 조절해 피사체에 초점을 빨리 맞출 수 있는 장점이 있음

□ 테트라셀(Tetracell)

-삼성전자가 2017년부터 출시하는 이미지센서에 적용한 자체 컬러필터 기술로 어두운 환경에서는 4개의 픽셀이 결합되어 하나의 픽셀처럼 빛을 받아들임으로써 감도를 높이는 한편 노이즈도 개선해 밝고 선명한 사진을 촬영함

[참고] 인포그래픽

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삼성전자는 2,000만 화소부터 3,200만·4,800만·6,400만 화소까지 이미지센서 라인업을 확대해가며 혁신 기술이 집약된 이미지센서 솔루션을 제공하고 있습니다. 특히 최근에는 모바일 기기에도 초고화소 카메라가 장착되면서 작은 칩으로 고화소를 구현하는 초소형 픽셀의 중요성이 커지고 있는데요.

삼성전자는 신제품 ‘아이소셀 브라이트 GW1’과 ‘아이소셀 브라이트 GM2’의 출시로 초소형 0.8㎛ 픽셀 라인업을 더욱 강화했습니다. 혁신 기술이 집약된 삼성전자의 이미지센서 솔루션을 인포그래픽으로 확인하세요.

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