삼성전자와 대만 TSMC가 2나노 초미세 공정 파운드리 경쟁에 본격적으로 돌입했다. GAA(게이트 올 어라운드) 공정은 4개의 게이트가 채널을 모든 방향으로 감싸 누설 전류를 최소화하는 기술이다. 이러한 GAA 기술을 삼성전자와 TSMC가 2나노 공정에 도입하면서 기술 전쟁이 시작되었다.
최근에 삼성전자는 일본의 인공지능(AI) 기업으로부터 2나노 AI 가속기 반도체 공급 계약을 맺었으며, TSMC는 애플에 공급할 2나노 애플리케이션 프로세서 칩의 시범 생산에 돌입했다고 밝혔다. TSMC는 또한 삼성전자가 세계 최초로 도입한 3나노 GAA 공정 기술도 도입하기로 결정했다. 이에 따라 업계는 아직 완성되지 않은 GAA 공정 기술을 누가 완성시킬 것인지를 보고 2나노 파운드리 기술 전쟁의 승부를 가를 것으로 예상하고 있다.
삼성전자와 TSMC를 따르면, TSMC도 이번 주부터 대만 신주 과학단지와 가오슝에 있는 공장에서 2나노 AP 시범 생산에 들어간다고 한다. 또한, TSMC가 생산할 2나노 칩이 애플의 차기 'M5' AP 칩이 될 것으로 예상되며, 이 칩은 애플이 2026년에 출시할 아이폰17과 맥북 등에 탑재될 신형 프로세서로 예상되고 있다.
업계는 2나노 공정을 적용한 M5 칩의 성능은 이전 모델인 M4보다 10~15% 향상되고, 전력 소모는 최대 30% 감소할 것으로 예상하고 있다. 또한, TSMC가 2나노 공정에 GAA 기술을 적용하고 있다고 보도되었다. GAA는 반도체 공정이 미세화하면서 발생하는 누설 전류가 셀 간에 간섭을 일으키는 효과를 조절하는 트랜지스터 구조 기술이다. 이를 통해 누설 전류를 최소화하고 안정성을 확보할 수 있다.
삼성전자는 3나노 공정에서 GAA 기술을 도입했지만, 아직 완전히 안정화되지 않아 생산 수율과 안정성 확보에 어려움을 겪고 있다. 반면에 TSMC는 3나노에서 기존 핀펫 공정을 활용하여 안정적인 생산을 이어가고 있어 애플, 엔비디아, AMD 등 대형 고객사를 유치하는 데 성공했다. 이로 인해 삼성전자는 3나노 공정에서 밀려나는 상황이다.
업계 관계자들은 삼성전자의 3나노 GAA 공정이 안정화되고 있으며, TSMC와의 GAA 기술 차이는 존재하지만 사실상 같은 기술이라고 말하고 있다. 이에 따라 삼성전자가 2나노 GAA로 TSMC를 앞서기는 어려울 것으로 예상된다.
반도체 파운드리 시장은 AI 시장의 성장으로 인해 더욱 가열될 것으로 예상되며, TSMC는 2나노 공정 수요가 3나노를 넘어설 것으로 전망하고 있다. 현재 TSMC는 3나노 공정 생산을 3배까지 늘리고 있으며, 2나노에서는 이보다 더 많은 수요를 예상하고 있다.
2나노 파운드리 경쟁에서 핵심 공정 기술은 GAA이다. TSMC 역시 3나노에서 사용하던 핀펫 공정 대신 2나노에 GAA 기술을 적용하고 있는 것으로 알려져 있다. TSMC는 GAA 기술 완성에 삼성전자보다 더 빠르게 다가가고 있다고 분석되고 있다. 이에 따라 삼성전자는 GAA 기술 안정화를 추진하고 있지만, 삼성전자와 TSMC의 GAA 공정 기술의 차이가 크지 않고 도입 속도도 비슷하여 삼성전자가 2나노 GAA로 TSMC를 앞서기는 어려울 것으로 예상된다.