삼성전자가 9일 코엑스에서 삼성 파운드리 포럼(Samsung Foundry Forum)과 세이프 포럼(SAFE, Samsung Advanced Foundry Ecosystem Forum) 2024를 개최하고, 국내 시스템반도체 생태계 강화 성과와 향후 지원 계획을 공개했다.

* ‘삼성 파운드리 포럼’ 주제: Empowering the AI Revolution
* ‘SAFE 포럼’ 주제: AI: Exploring Possibilities and Future

삼성전자가 AI를 주제로 삼성 파운드리만의 공정기술∙제조 경쟁력∙ 에코시스템∙시스템반도체 설계 솔루션 등을 발표한 가운데, 디자인 솔루션(DSP), 설계자산(IP), 설계자동화툴(EDA), 테스트∙패키징 (OSAT) 분야 총 35개 파트너사가 부스를 마련해 삼성의 파운드리 고객들을 지원하는 솔루션을 선보였다.

삼성전자 파운드리 사업부 최시영 사장은 이날 기조연설에서 “삼성전자는 국내 팹리스 고객들과 협력을 위해 선단공정 외에도 다양한 스페셜티 공정기술을 지원하고 있다”며 “삼성은 AI 전력효율을 높이는 BCD, 엣지 디바이스의 정확도를 높여주는 고감도 센서 기술 등 스페셜티 솔루션을 융합해 나가며 고객에게 가장 필요한 AI 솔루션을 제공해 나갈 것”이라고 말했다.

* 스페셜티 공정기술: 임베디드 메모리, 이미지센서, RF 등 특정한 기능을 구현하기 위한 공정
* BCD 공정: Bipolar(아날로그 신호제어), CMOS(디지털 신호제어), DMOS(고전압 관리) 트랜지스터를 하나의 칩에 구현한 것으로, 주로 전력반도체 생산에 활용됨

☐ 국내 DSP와 협력해 프리퍼드 네트웍스의 2나노 기반 AI가속기 수주

삼성전자는 이번 포럼에서 파운드리와 메모리, 패키지 역량을 모두 보유한 종합 반도체 기업의 강점을 바탕으로 고객 요구에 맞춘 통합 AI 솔루션 턴키(Turn Key, 일괄 생산) 서비스 등의 차별화 전략을 제시했다.

특히, AI반도체에 적합한 저전력ㆍ고성능 반도체를 구현하기 위한 GAA(Gate-All-Around) 공정과 2.5차원 패키지 기술 경쟁력을 바탕으로 선단 공정 서비스를 강화한다는 전략이다.

삼성전자는 이날 국내 DSP 업체인 가온칩스와의 협력으로 최첨단 공정 기반 턴키 서비스 수주 성과를 밝혔다. 삼성전자는 일본 프리퍼드 네트웍스 (Preferred Networks, PFN)의 2나노(SF2) 기반 AI 가속기 반도체를 2.5차원(I-Cube S) 첨단 패키지를 통해 양산할 계획이다.

* PFN: 프리퍼드 네트웍스는 일본 인공지능 기업으로, 딥러닝 분야에 특화해 칩부터 슈퍼컴퓨터, 생성형AI 기반 모델까지AI 밸류체인을 수직적으로 통합하여 첨단 소프트웨어 및 하드웨어 기술을 개발하는 기업

삼성전자는 2022년 세계 최초로 3나노 GAA(Gate-All-Around) 구조 기반 파운드리 양산을 성공한데 이어, 안정된 성능과 수율을 기반으로 3나노 2세대 공정 역시 계획대로 순항중이다.

삼성전자는 이날 한국의 우수한 팹리스 업체들이 HPCㆍAI 분야에서 영향력을 빠르게 확대해 나갈 수 있도록 디자인 솔루션 파트너(DSP)들과 적극적으로 지원하겠다고 밝혔다.

삼성은 국내 고객들이 최신 공정기술을 활용할 수 있도록 기술지원을 제공하고 있으며 시제품 생산을 위한 MPW(Multi Project Wafer) 서비스를 운영하고 있다. MPW 서비스를 활용하는 고객은 단일 웨이퍼에 여러 종류의 설계를 배치하여 테스트하는 등 제조 비용을 절감하고 더욱 완성도 높은 반도체를 개발할 수 있다. 

삼성전자의 올해 MPW 서비스 총 횟수는 4나노 공정부터 고성능 전력반도체를 생산하는 BCD 130나노 공정까지32회로 작년 대비 약 10% 증가했으며, 2025년에는 35회까지 확대한다.

국내 팹리스와 DSP의 수요가 많은 4나노의 경우, 내년 MPW 서비스를 올해보다 1회 더 추가 운영해 HPC, AI 분야 국내 첨단 반도체 생태계 확대를 적극 지원할 계획이다.

☐ 국내 주요 팹리스 기업들도 삼성 파운드리와 협력 성과 소개

삼성전자는 이날 공정 로드맵과 서비스 현황 등을 발표하는 한편, 파트너사 간 네트워킹 기회를 제공하고 혁신을 위한 협력 강화 방안을 논의했다.

특히, 텔레칩스, 어보브, 리벨리온 3사는 삼성 파운드리 포럼 세션 발표를 통해 삼성 파운드리와의 성공적인 협력 성과와 비전 그리고 팹리스 업계 트렌드 등을 공유했다.

또한, 세이프 포럼에서 삼성전자와 국내외 파트너들은 2.5D/3D 칩렛 설계 기술, IP 포트폴리오, 설계를 검증하고 최적화하는 방법론 등 AI 반도체 설계 인프라를 집중 소개했다.

삼성전자는 지난달 실리콘밸리 미국 파운드리 포럼 행사에서 개최한 최첨단 패키지 협의체(Multi-Die Integration Alliance) 첫 워크숍 결과를 파트너사들과 공유하며, 첨단 공정기술과 설계 인프라, 패키지 기술을 활용한 차세대 고성능ㆍ고대역폭 반도체의 높은 구현 가능성을 강조했다.  

삼성전자는 지난 달 “Empowering the AI Revolution”을 주제로 미국 실리콘 밸리에서 파운드리 포럼과 세이프 포럼을 개최한 바 있으며, 올해 하반기에는 일본과 유럽 지역에서도 행사를 개최할 계획이다.

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삼성전자가 ‘Adding One More Dimension’을 주제로 ‘삼성 파운드리 포럼 2021’을 온라인으로 개최했습니다.

삼성전자는 이번 포럼을 통해 ‘GAA 기술 기반 3나노 및 2나노 공정 양산 계획’과 ’17나노 신공정 개발’ 등을 소개하고, 공정기술∙ 라인운영∙ 파운드리 서비스를 한 차원 더 발전시켜, 빠르게 성장하는 파운드리 시장에서 경쟁력을 강화하겠다고 밝혔습니다.

삼성전자 파운드리사업부 최시영 사장은 기조연설에서 “대규모 투자를 통해 생산 역량을 확대하고, GAA 등 첨단 미세공정 뿐만 아니라 기존 공정에서도 차별화된 기술 혁신을 이어갈 것”이라며, “코로나19로 인해 급격한 디지털 전환이 이뤄지고 있는 가운데, 고객들의 다양한 아이디어가 칩으로 구현될 수 있도록 차별화된 가치를 제공해 나갈 것” 이라고 밝혔습니다.

이번 ‘삼성 파운드리 포럼 2021’은 역대 파운드리 포럼 중 가장 많은 500개사, 2000명 이상의 팹리스 고객과 파트너들이 사전 등록하며 높은 관심을 끌었습니다.

GAA 기술 양산 준비 중… 파운드리 미세공정 시장 주도

GAA 기술은 전력효율, 성능, 설계 유연성을 가지고 있어 공정 미세화를 지속하는데 필수적입니다.

삼성전자는 2022년 상반기 GAA 기술을 3나노에 도입하고, 2023년에는 3나노 2세대, 2025년에는 GAA 기반 2나노 공정 양산 계획을 밝히며 차세대 트랜지스터 기술 선점에 대한 자신감을 나타냈습니다.

특히, 삼성전자의 독자적인GAA기술인 MBCFET(Multi Bridge Channel FET) 구조를 적용한 3나노 공정은 핀펫 기반 5나노 공정 대비 성능은 30% 향상되며 전력소모는 50%, 면적은 35% 감소될 것으로 예상됩니다.

또한, 3나노 공정의 경우 안정적인 생산 수율을 확보하며 양산을 위한 준비가 이루어지고 있다고 밝혔습니다.

17나노 핀펫 신공정 개발…응용처 확대 계획도 소개

삼성전자는 비용적인 측면에서의 효율성과 응용 분야별 경쟁력을 갖춘 제품을 제공하기 위해 핀펫 기술을 지속적으로 개선하고 있으며, 이번 포럼을 통해 핀펫 기반 17나노 신공정을 발표했습니다.

17나노 공정은 28나노 공정 대비 성능은 39%, 전력효율은 49% 향상되며 면적은 43%가 감소될 것으로 기대됩니다.

특히, 평면 트랜지스터 기반의 28나노 이상 공정을 주로 활용하는 이미지센서, 모바일 디스플레이 드라이버 IC 등의 제품에도 17나노 신공정을 적용할 수 있어 다양한 응용처로의 확대 가능성도 선보였습니다.

또한, 삼성전자는 기존 14나노 공정을 3.3V 고전압, eMRAM 지원 등 MCU(Micro Controller Unit)에 적용할 수 있는 다양한 옵션을 개발해 IoT, 웨어러블 기기 등 핀펫 공정의 응용처 다변화를 지원하며, 8나노 RF(Radio Frequency) 플랫폼의 경우 5G 반도체 시장에서 6GHz 이하 mmWave 제품에서의 리더십을 확보한다는 계획입니다.

한편, 삼성전자는 파운드리 고객과 파트너사의 생태계 강화를 위한 세이프 포럼(SAFE, Samsung Advanced Foundry Ecosystem)을 11월 온라인으로 개최할 예정입니다.

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