요약:
삼성의 웨이퍼 파운드리 사업은 8년 넘게 이어온 8나노 공정을 다음 세대에도 이어갈 예정이다. 외부 해석에서는 이번 조치가 기존의 성숙된 심자외선(DUV) 생산 라인을 효율적으로 활성화하고 값비싼 극자외선(EUV) 노광기를 피하기 위한 것이라고 믿고 있다. 이 공정은 2나노미터라는 높은 비용이 필요하지 않은 자동차, 로봇, 엣지 AI 칩을 겨냥한 것이다.
20일 업계 소식에 따르면 삼성 웨이퍼 파운드리는 연내 8나노 2세대 8LPU+ 공정 플랫폼을 출시할 예정이다. 이전 세대 8LPU에 비해 성능은 12% 향상되고, 소비전력은 15% 감소하며, 로직 영역은 약 8% 감소합니다.
삼성의 8나노 공정은 2017년 8LPP 개발에 성공한 이후 본격적으로 상용화됐다. 이 공정은 EUV 도입 전 삼성 첨단 공정 중 마지막 세대인 DUV(아르곤불소침지노광) 공정이기도 하다. 2018년 삼성은 성능과 통합 밀도 최적화에 초점을 맞춘 8LPU를 출시했습니다. 이번에 새롭게 출시된 8LPU+는 8LPU를 기반으로 더욱 개선된 2세대 버전이다.
현재는 5나노, 4나노, 2나노 등 첨단 공정의 컴퓨팅 파워가 더 강력하지만 핵심 노광층에는 EUV 노광기를 사용해야 한다. EUV 노광기 한 대의 가격이 수천억 원에 달해 웨이퍼 원가도 상승한다. 전 세계적으로 ASML만이 공급할 수 있어 장비 공급이 제한적입니다.
반면 8나노 공정은 감가상각이 완료된 DUV 장비 생산라인에서 생산이 가능하다. 장기간 축적한 후에는 수율 데이터가 충분하고 비용을 예측할 수 있으며 자동차 및 산업용 칩에 대한 관련 인증을 획득하여 OEM 및 자동차 부품 공급업체의 공급 임계값을 낮춥니다.
8LPU+의 핵심 타겟 제품은 AI 마이크로컨트롤러(MCU)와 자동차 분야 컨트롤러(ZCU)가 될 것으로 예상된다. 최근 자동차 산업에서는 일반적으로 ZCU 아키텍처를 채택하고 있습니다. 차량은 여러 영역으로 나뉘며 각 영역은 별도의 컨트롤러로 구성됩니다. 이 아키텍처를 채택한 후에는 도어, 바디, 파워트레인 등 다양한 파티션에 컨트롤러를 배치해야 하며 이에 따라 칩 수요도 증가한다.
차량과 산업용 로봇에 사용되는 MCU와 ZCU는 열악한 환경에서도 안정적으로 작동해야 합니다. 최대 컴퓨팅 성능과 비교할 때 작동 온도 범위, 장기 연속 공급 능력, 내장 스토리지 및 단가가 더 핵심 지표입니다.
칩 소형화도 핵심이다. 엣지 AI 칩의 컴퓨팅 코어 영역이 줄어들더라도 외부 연결을 담당하는 I/O와 정전 후에도 데이터를 보관하는 내장형 비휘발성 메모리(eNVM)는 여전히 많은 영역을 차지하게 된다. 8LPU+ 플랫폼은 8LPU FinFET 웨이퍼에 3.3V 평면 I/O 장치를 통합하여 I/O 영역을 약 10% 줄이는 데 성공했습니다.
이 공정은 차량 시동이 꺼지고 로봇이 대기 상태일 때 대기 누설전류 문제도 개선되며, 초저누설 SRAM(ULL-SRAM)과 고임계전압소자(cHVT)가 탑재된다. 전원이 꺼졌을 때 저장된 데이터를 저장하는 자기 스토리지 eMRAM은 자동차 등급 1(AG1) 사양에 도달합니다. 단위 면적은 0.017μm²이고 저장 밀도는 약 20Mb/mm²입니다. 동일한 영역에 더 많은 저장 공간을 수용할 수 있어 컨트롤러 칩의 크기를 더욱 줄이는 데 도움이 됩니다.
업계 관계자는 “삼성 웨이퍼 파운드리 생태계의 기존 8나노 기존 고객과 자동차 인증을 원하는 팹리스 칩 기업은 모두 8LPU+의 잠재 고객이 될 것”이라며 “국내외 디자인 기업과 ASIC 제조사는 이미 8나노 eMRAM 테이프아웃 기반 엣지 AI 시스템온칩(SoC) 경험이 있어 진입 문턱이 낮다”고 말했다.
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