삼성, 4nm 칩 경쟁에서 뒤처지나...대만 TSMC, 1.6nm 칩까지 앞서나가

세계 최고의 반도체 파운드리 기업인 대만 TSMC가 삼성전자의 경쟁사로 부상하고 있다. TSMC는 최근 4nm 공정의 저렴한 버전인 N4C를 발표했으며, 2026년에는 1.6nm 공정의 칩을 양산할 계획이라고 밝혔다. 반면 삼성전자는 4nm 공정의 세대별 성능과 효율성에 대해 구체적인 수치를 제시하지 못하고 있다.

 

출처-sammobile

TSMC ,4nm 공정 저렴한 버전 N4C 공개

 

TSMC는 4월 26일 북미 기술 심포지엄 2024에서 새로운 반도체 제조 공정인 N4C를 공개했다. N4C는 4nm 공정의 저렴한 버전으로, 5nm 공정의 최고급 기술인 N4P의 슈퍼셋이다. TSMC는 셀 구조와 SRAM의 아키텍처를 수정하고, 마스킹 레이어의 수를 줄이고, 다른 디자인 요소를 변경하여 칩의 복잡도를 낮췄다. 이로 인해 다이 크기가 8.5% 감소하고, 제조 복잡도도 낮아졌다. 또한 N4P보다 높은 수율을 보인다고 한다.

 

TSMC는 칩 업체들에게 비용이나 디자인 노력에 초점을 맞출 수 있는 여러 옵션을 제공한다. 애플, AMD, 메디아텍, 엔비디아, 퀄컴과 같은 대형 브랜드들은 TSMC의 3nm 공정을 자신들의 플래그십 칩에 사용할 목표를 가지고 있지만, 많은 칩 업체들은 비플래그십 칩에 N4C 공정을 사용하여 제조 비용을 낮추고 가성비 높은 칩을 만들 가능성이 높다. N4C 공정을 사용한 칩은 내년 어느 시점에 출시될 수 있으며, 이 공정은 앞으로 수년간 사용될 것이다.

 

삼성전자, 4nm은?

 

한편 삼성전자는 최근 3세대 4nm 공정을 기반으로 한 엑시노스 2400 칩을 출시했다. 삼성전자의 4세대와 5세대 4nm 공정은 올해 말과 2025년에 준비될 것으로 예상된다. 그러나 회사는 이들 공정의 성능과 효율성에 대해 구체적인 수치를 약속하지 않았다. 삼성전자는 3nm 공정을 통해 애플, 퀄컴과 같은 대형 고객들을 되찾기를 바랐지만, 그러지 못했다. TSMC는 이미 3nm 공정을 사용한 칩을 양산하기 위한 준비를 마쳤다고 한다.

 

TSMC, 1.6nm 공정의 칩을 2026년에 양산할 계획

 

TSMC는 또한 첫 번째 엥스트롬급 반도체 제조 공정인 A16(1.6nm)을 발표했다. A16은 Backside Power Delivery Network(BSPDN) 기술을 사용하는 첫 번째 공정으로, 이 기술은 성능과 전력 효율성을 크게 향상시킬 것이라고 한다.

 

BSPDN 기술은 TSMC의 2nm 공정에서 사용될 것이라고 약속했었지만, 2nm 공정에서 제외되고 1.6nm 공정의 칩에서 처음으로 사용될 것이다. A16은 또한 트랜지스터 밀도를 높이기 위해 Gate-All-Around Field-Effect Transistor(GAAFET)를 사용한다. 이 기술은 이미 삼성전자의 3nm 공정에서 사용되었지만, 그 결과는 아직 보여지지 않았다. 삼성전자의 3nm 공정을 사용한 PC나 스마트폰 칩은 아직 출시되지 않았다.

 

TSMC는 A16 공정을 사용한 칩이 N2P 공정과 동일한 전력과 복잡도에서 성능이 8%에서 10% 향상될 것이라고 약속한다. 또한 동일한 주파수와 트랜지스터 수에서 전력 효율성이 15%에서 20% 향상될 것이라고 한다. 트랜지스터 밀도 측면에서는 A16이 7%에서 10%의 개선을 보일 것이라고 한다. TSMC는 2026년에 A16 공정의 칩을 양산할 계획이라고 밝혔다.