[디지털데일리 한주엽기자] 삼성전자가 유럽 반도체 업체인 ST마이크로의 생산 공정 기술을 전격 도입키로 했다.

15일 삼성전자 시스템LSI 사업부는 ST마이크로와 라이선스 계약을 맺고 완전 공핍형 실리콘-온-인슐레이터(Fully Depleted Silicon On Insulator, FD-SOI) 공정 기술을 도입한다고 발표했다. 삼성전자는 내년 초 28나노 FD-SOI 공정으로 반도체 양산을 시작할 계획이다. 이를 통해 파운드리 고객사를 확대하겠다는 것이 회사 측의 전략이다.

ST마이크로의 FD-SOI는 실리콘 웨이퍼 위에 매우 얇은 절연 산화막을 형성(Silicon On Insulator)한 뒤 그 위로 평면형 트랜지스터 전극을 구성하는 기술이다. 실리콘 웨이퍼 위로 올라간 절연 산화막은 트랜지스터 아래쪽 공간을 완전히 공핍(혹은 밀봉 Fully Depleted) 시키는 덕에 전자가 게이트(소스→게이트→드레인)를 거쳐 이동할 때 발생하는 기생 용량(parasitic capacitance)을 낮추고 누설 전류도 크게 감소시킨다. 기존 일반적인 평면형 반도체와 비교하면 동작 전압이 낮아 에너지 효율성도 높다. 게이트 뿐 아니라 실리콘 기판을 통해 트랜지스터 동작을 제어할 수 있는 점도 특징이다. 전자가 흐르는 채널 영역에 불순물(Dopant)을 첨가하지 않아도 된다. ST 측은 동일 회로 선폭에서 FD-SOI 공정으로 생산된 칩의 성능은 30%, 전력효율성은 2배나 높다고 설명했다.

FD-SOI 공정을 도입하면 이에 맞춰진 전용 실리콘 웨이퍼를 써야 한다. 전용 웨이퍼 가격이 상대적으로 비싸지만 채널 영역에 불순물 첨가 등의 과정이 빠지기 때문에 전체적으로는 생산 공정 수를 15% 줄일 수 있다. 결과적으로는 보다 경제적이라는 것이 ST 측의 설명이다. 기존 장비 대부분을 그대로 사용할 수 있어 공정 도입시 대규모 투자가 병행되지 않아도 된다. 이미 글로벌파운드리(GF)는 2012년 6월 ST와 FD-SOI 라이선스 계약을 맺고 올 상반기부터 양산에 돌입하겠다는 계획을 밝힌 바 있다.

FD-SOI 공정이 최근 각광받는 이유는 설계 비용 확대, 제조 공정수 증가로 28나노 이후부턴 더 이상 원가를 줄이기가 힘들 것이라는 분석이 나오고 있기 때문이다. 오히려 평면형 20나노 및 14/16나노 3D 핀펫(FinFET) 공정에선 28나노 대비 제조 비용이 증가할 것이라는 예상도 나온다. ST는 FD-SOI가 차세대 반도체 공정의 ‘대안’이라는 견해를 지속적으로 밝혀왔다. ST는 현재 차세대 기술로 14나노, 10나노 FD-SOI 공정을 개발하고 있다. 3D 핀펫 구조에서도 FD-SOI를 적용하는 방안도 연구되고 있다.

정세웅 삼성전자 시스템LSI 사업부 부사장은 “FD-SOI은 20나노 대신 28나노에서 성능 및 전력효율성의 개선을 요구하는 고객에게 이상적인 솔루션”이라며 “우리 기술 포트폴리오에 FD-SOI를 추가함으로써 고객 기반을 더욱 확대할 수 있게 됐다”라고 말했다.

<한주엽 기자>powerusr@ddaily.co.kr