최첨단 파운드리(반도체 위탁생산) 공정 기술을 둘러싼 글로벌 반도체 기업들 간의 경쟁이 치열한 가운데 삼성전자는 이번 Arm과의 협력을 한층 강화해 기술 우위를 점하겠다는 전략이다.

앞서 삼성전자는 2022년 6월 세계 최초로 게이트올어라운드(Gate-All-Around·GAA) 기술을 적용한 3나노 양산에 성공했다. 현재 안정적인 수율로 GAA 기반 3나노 1세대(SF3E)를 양산 중이다. 2세대 공정(SF3) 역시 1세대에서 쌓은 양산 경험을 토대로 차질없이 개발 과정을 진행 중이다. 세계 파운드리 1위인 TSMC가 양산하는 3나노는 기존 핀펫(FinFET) 트랜지스터 구조다.

이번 삼성전자와 Arm과의 협업은 다년간 Arm CPU 지식재산(IP)을 삼성 파운드리의 다양한 공정에 최적화해 양산해온 협력의 연장선으로 평가된다.

크리스 버기 Arm 클라이언트 사업부 수석 부사장 겸 총괄 매니저는 “삼성전자와의 오랜 협력관계를 통해 다년간 혁신을 지속할 수 있었다. 삼성 파운드리의 GAA 공정으로 Cortex-X와 Cortex-A 프로세서를 최적화해 모바일 컴퓨팅의 미래를 재정립하고, AI 시대에 요구되는 성능과 효율을 제공하기 위해 혁신을 거듭할 것”이라고 말했다.

생성형 AI가 소비자들에게 새로운 경험을 제공하는 핵심 요소로 자리잡은 가운데 이번 협업을 통해 팹리스 고객사들은 시스템온칩(SoC) 제품 개발 과정에서 Arm의 최신형 CPU 접근이 더욱 용이해질 것으로 예상된다. 삼성전자의 최선단 GAA 공정을 기반으로 설계된 Arm의 차세대 코텍스(Cortex)-X CPU가 우수한 성능과 전력효율로 최고의 소비자 경험을 제공할 것으로 기대하고 있다.

양사는 향후 차세대 데이터센터 및 인프라 맞춤형 반도체를 위한 2나노 GAA와 미래 생성형 AI 모바일 컴퓨팅 시장을 겨냥한 획기적인 AI 칩렛 솔루션을 순차적으로 선보일 계획이다.

업계는 삼성전자가 Arm 등 글로벌 IP 기업들과의 긴밀한 협력관계를 바탕으로 첨단 파운드리 경쟁에서 입지를 보다 확대할 수 있을 것으로 전망하고 있다.

파운드리 시장 성장은 향후 5나노 이하 최첨단 공정이 이끌 것으로 평가된다. 시장조사기관 옴디아에 따르면 지난해 5나노 이하 공정의 매출은 전체의 24.8%를 차지했으나 2026년에는 41.2%까지 빠르게 상승할 것으로 예상된다. 3나노가 차지하는 비중 역시 2023년 8.0%에서 2026년 24.4%까지 늘어날 것으로 관측된다.

파운드리 시장은 후발주자인 미국 인텔까지 참전하며 경쟁이 갈수록 치열해지고 있다. 현재 5나노 이하 파운드리 양산은 세계에서 TSMC와 삼성전자만 가능하지만 인텔이 오는 2025년 이보다 앞선 1.8나노 양산을 목표로 내걸었다.

TSMC를 추격 중인 삼성전자는 기술 고도화와 고객사 확대를 바탕으로 글로벌 AI 시장 선점에 본격적으로 나섰다. 최근 미국 실리콘밸리에 ‘AGI 컴퓨팅 랩’이라는 조직을 신설하면서 AGI(일반 인공지능) 전용 반도체를 만들기 위한 작업에 착수했다. 고객사 수도 지속적으로 증가하고 있다. KB증권에 따르면 2022년 100개였던 삼성 파운드리 고객 수가 지난해 120개로 늘어났고, 2026년 169개→2028년 210개로 계속 증가해 6년 만에 2배 이상 확대가 예상된다. 김현일 기자