첨단 반도체 생산을 위한 팀플레이, 삼성 파운드리가 구축한 시스템반도체 생태계 ‘SAFE™’

더 빠르게, 더 안정적으로, 더 강력한 성능의 칩 생산을 지원하다

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.

SAFE™란 무엇인가: 설계부터 출하까지 연결하는 에코시스템

SAFE™는 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 SAFE™는 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.

SAFE™는 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 SAFE™는 그 중심에서 플레이어들을 이어주는 핵심 연결고리 역할을 계속해 나갈 것이다.