삼성전자, 반도체 칩 크기 줄이고 전력효율 높인 기술 개발

기존 공정보다 전력효율 35% 향상
5G용 파운드리 강화로 TSMC와 경쟁

경기도 화성시 소재 삼성전자 화성캠퍼스 파운드리 공장. 삼성전자 제공

삼성전자가 칩 크기는 줄이면서도 전력효율을 높인 차세대 8나노 RF 공정 기술 개발에 성공했다. 본격 성장하고 있는 5G 이동통신용 반도체의 파운드리 시장에서 대만의 티에스엠시(TSMC)를 상대로 경쟁하려는 포석이다.

삼성전자는 기존 14나노 공정 대비 칩의 면적은 약 35% 줄어들고, 전력효율도 약 35% 향상된 8나노 RF 공정 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 삼성전자는 2017년부터 현재까지 14나노 공정 기반의 모바일 RF칩을 5억개 이상 출하하며 시장을 주도해왔다.

이번 기술 개발은 반도체 공정이 미세화될수록 상충하는 로직과 아날로그 영역의 성능을 둘다 잡았다는 평가를 받는다. 일반적으로 공정이 미세화될수록 로직의 성능은 향상되지만, 그 결과 아날로그 영역에선 전류를 전달하는 금속 배선의 폭이 좁아져 저항이 커지고, 증폭되는 신호의 크기도 작아져 성능이 저하된다. 소비전력의 증가도 발생한다.

삼성전자는 이러한 한계를 극복하기 위해 적은 전력을 사용하면서도 신호를 크게 증폭할 수 있는 RF 전용 반도체 트랜지스터(RFeFET)를 개발해 8나노 RF 공정에 적용했다. 트랜지스터의 전자가 흐르는 통로 주변부에 특정 소재를 사용해 물리적인 자극을 가했을 때 전자의 이동이 빨라지는 특성을 활용한 것이다. 이에 따라 RF칩에 사용되는 전체 트랜지스터 수가 줄어든 만큼 소비전력과 아날로그 회로의 면적을 줄일 수 있었다는 설명이다.

이형진 삼성전자 파운드리사업부 기술개발실 마스터는 “공정 미세화와 RF 성능 향상을 동시에 구현한 삼성전자의 8나노 기반 RF 파운드리는 소형·저전력·고품질 통신의 장점을 갖췄다”며 “최첨단 RF 파운드리 경쟁력을 바탕으로 5G 등 차세대 무선통신 시장에 적극 대응해 나갈 것”이라고 설명했다.

선담은 기자 [e-mail]