8나노 RF칩 공정개발 의미

칩면적 35% ↓·전력효율 35% ↑

전용소자 개발 채널성능 극대화

미세공정 RF성능 저하 한계극복

삼성전자의 ‘차세대 8나노 RF’ 공정 기술이 적용되는 화성캠퍼스의 모습. [삼성전자 제공]
삼성전자의 ‘차세대 8나노 RF’ 공정 기술이 적용되는 화성캠퍼스의 모습. [삼성전자 제공]

인공지능(AI)·자율주행의 개발과 함께 5세대 이동통신(5G)이 빠르게 보급되는 가운데 삼성이 5G 파운드리(반도체 위탁생산) 차세대 공정을 개발하고 본격 서비스에 나서는 것은 5G 반도체 시장 선점을 위한 포석으로 해석된다.

삼성전자의 8나노 RF 공정은 기존 14나노미터(1nm=10억분의 1m) RF(Radio Frequency) 공정 과 비교할 때 칩 면적은 약 35% 줄어들고 전력 효율은 약 35% 향상된 기술이다.

RF칩은 모뎀칩에서 나오는 디지털 신호를 아날로그로 변환해 우리가 사용할 수 있는 무선 주파수로 바꿔주는 송수신 반도체다.

AP(어플리케이션 프로세서), 모뎀칩 등과 함께 5G 관련 핵심 반도체 중 하나로 꼽힌다.

이번에 개발한 차세대 파운드리 공정을 앞세워 삼성전자가 5G 반도체 글로벌 시장 점유율을 끌어올릴 수 있을지도 관심사다.

현재 5G 반도체 시장은 팹리스(반도체 설계 전문)인 퀄컴이 점유율 80% 이상으로 1위를 차지하고 있다. 관련 파운드리 시장을 놓고 삼성전자와 미국의 글로벌파운드리, 대만 TSMC 등이 치열한 경쟁을 벌이고 있다.

미국 시장조사 전문 업체인 글로벌 인더스트리 애널리스트(GIA)에 따르면 글로벌 RF칩 시장 규모는 2020년 169억달러(약 19조원)에서 오는 2027년 273억달러(약 30조5000억원)까지 확대될 전망이다.

차세대 8나노 파운드리 공정에는 RF 전용 반도체 소자인 ‘RFeFET™(RF extremeFET)’가 적용된 점이 특징이다. 삼성전자가 자체 개발한 이 소자는 전자가 흐르는 통로인 채널(Channel)의 성능을 극대화하는 역할을 한다. 이를 통해 RF칩의 소비전력을 줄일 수 있고, 회로의 면적도 줄일 수 있다.

삼성전자는 “일반적으로 공정이 미세화될수록 반도체 성능은 향상되지만, RF칩의 경우에는 전류를 전달하는 금속 배선의 폭이 좁아져 (초미세공정으로 갈수록) 오히려 전력 소모가 커지는 등 기능 저하로 이어진다”면서 “삼성전자는 RFeFET 소자를 활용해 RF공정을 8나노로 구현하면서도 로직과 아날로그 회로의 성능을 동시에 향상시켜 미세 공정에서의 RF 성능 저하 한계를 극복했다”고 설명했다.

이형진 삼성전자 파운드리사업부 기술개발실 마스터는 “최첨단 RF 파운드리 경쟁력을 바탕으로 5G를 비롯한 차세대 무선통신 시장에서 적극 대응해 나갈 것”이라고 말했다.

양대근 기자