TSMC, 5nm 공정 '리스크 프로덕션' 내년 4월 실시…삼성과 인텔 따돌릴 전략?

[글로벌이코노믹 김길수 기자] 세계 1위 반도체 파운드리 기업인 대만 TSMC가 이르면 2019년 4월에 5nm(나노미터, 1nm는 10억분의 1m) 프로세스 공정에서의 '리스크 프로덕션'을 실시할 계획이라고 밝혔다.

TSMC는 최근 극자외선(EUV) 리소그래피(집적회로 설계) 기술에 대한 두 개의 중요 발표를 실시했다. 그 중 하나는 제2세대 7nm 프로세스(N7+)의 생산이 시작됐다는 것이다. TSMC는 2018년 4월에 이미 제1세대 7nm 공정(N7)에서의 반도체 대량 생산을 시작했는데, 이번에 업그레이드된 N7+의 첫 생산을 시작한다는 소식이다. N7+는 N7 대비 트랜지스터 밀도는 20% 증가하고, 소비 전력은 8% 줄이는 한편, 주파수는 6~12% 증가할 것으로 기대되고 있다.

또 하나의 중대 발표는 TSMC가 5nm 프로세스(N5) 제조 공정에 대한 리스크 프로덕션(Risk Production)을 시작한다는 내용이다. 리스크 프로덕션은 특정 고객의 칩 생산 의뢰를 받지 않은 상태에서 반도체 팹(Fab)이 독자적으로 선행 시험을 위해 실시하는 생산이다. 수요가 있을지 없을지 모색하는 단계에서 반도체 팹이 선행 투자를 통해 리스크를 감수한다는 뜻에서 이렇게 불리고 있다. TSMC는 5nm 프로세스에 대한 리스크 프로덕션을 내년 4월로 계획하고 있다고 언급했다.
N7+는 어디까지나 N7의 개량형 프로세스로서 성능면에서 비약적인 발전은 기대할 수 없다. 하지만 이에 비해 미세화가 진행되는 N5에서는 최대 14층의 EUV가 이용되고 반도체의 밀도가 크게 개선될 전망이다. 구체적으로 N5는 현재 주류인 N7 세대의 반도체 칩에 비해 트랜지스터 밀도가 1.8배로 증가하기 때문에 반도체 제조업체는 설계 면적을 약 45% 줄일 수 있게 된다. 또한 소비 전력은 20% 감소하고 주파수는 15% 증가할 것으로 전망되고 있다.

한편, TSMC는 2019년 4월 N5 리스크 프로덕션을 시작할 계획이지만, 일반적으로 리스크 프로덕션으로부터 제품화를 향한 대량 생산까지 걸리는 기간은 대략 1년 정도가 소요되기 때문에, 공식적인 5nm 양산은 2020년 2분기(4~6월)에 시장에 투입될 가능성이 높다. 따라서 TSMC에 반도체 생산을 위탁하고 있는 애플(Apple)의 경우 2020년 모델의 아이폰(iPhone)에는 5nm 프로세스의 'A14' 칩이 채택될 가능성이 높은 것으로 보인다.

EUV 기술의 도입이 필수가 되고 있는 반도체 팹 업계에서는 최근 팹의 시작 비용이 자꾸만 상승하는 상황이 연출되고 있다. 이에 따라 경쟁사인 글로벌파운드리 (GlobalFoundries)도 7nm 프로세스 공정의 생산을 중단한다고 발표하는 등 개발 경쟁은 치열해지고 있다. 이처럼 반도체 업계의 호조세가 2020년까지 유지될 수 있는지 불투명 한 가운데, TSMC가 리스크를 감수하면서까지 공언한 거액의 선행 투자는 라이벌 삼성(Samsung)이나 인텔(Intel)을 떨쳐내려는 자세로 풀이할 수 있다.

김길수 기자 gskim@g-enews.com