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삼성전자가 10나노 핀펫 미세공정에 속도를 내고 있다. 1세대 LPE(Low Power Early) 양산에 돌입함과 동시에 2세대 LPP(Low Power Plus) 준비에 박차를 가하고 있다. 이달 내로 라이브러리가 마무리되고 내년 1분기에 설계자산(IP) 확보가 이뤄질 예정이다. 이에 따라 2017년 하반기부터는 10나노 LPP 위탁생산(파운드리)이 주력이 될 것으로 보인다.

6일 관련 업계에 따르면 삼성전자는 10나노 LPP의 양산 준비를 내년 1분기에 끝마칠 것으로 전해졌다. 10나노 LPP의 설계지원툴(Process Design Kit, PDK)은 10나노 LPE에 이어 곧바로 이뤄졌다. PDK는 반도체를 설계할 때 사용하는 데이터베이스를 말한다. 파운드리의 제조공정이나 장비의 특성에 최적화된 설계를 할 수 있도록 지원하는 설계지원 툴이다.

10나노 LPE의 주요 파운드리 고객은 퀄컴이다. 신형 애플리케이션프로세서(AP) 스냅드래곤 835가 이 공정을 통해 만들어진다. 일반적으로 1세대 LPE는 2세대 LPP보다 상대적으로 성능이나 수율에서 불만족스러운 것이 사실이다. 삼성전자는 기존 이머전(Immersion, 액침) 불화아르곤(ArF) 노광 장비에서 패터닝 과정을 세 번 반복하는 트리플패터닝 기술을 이용하고 있다.

10나노 LPE에서 LPP로의 전환이 거의 동시에 이뤄지는 이유도 여기에 있다. 찍고(노광/Litho), 깎는(식각/Etch) 과정이 세 번 이뤄져야 하는 ‘LELELE(Litho-Etch-Litho-Etch-Litho-Etch)’를 채용하고 있다 보니 원가상승과 제조공정의 복잡성이 늘어날 수밖에 없다. 바꿔 말하면 퀄컴 이외에 대규모 파운드리가 이뤄져야 하는 고객사 확보가 필요한 상황이다. 하지만 다른 고객인 애플은 TSMC에 전량 파운드리를 맡긴 상태다.

삼성전자는 14나노에서 10나노로의 전환이 이뤄지면 속도는 27%, 전력소비량은 40% 줄일 수 있다고 밝힌 바 있다. 이는 14나노 1세대 LPE가 기준이다. 14나노 LPP에서는 성능이 1.14배, 전력소비량은 1.11배 개선된다. 10나노 LPE는 성능 1.27배, 전력소비량 1.67배이고 마지막으로 10나노 LPP의 경우 성능 1.39배, 전력소비량 1.96배가 예상된다.

경쟁사인 TSMC의 경우 16나노에서 10나노의 전환이라 삼성전자보다 더 높은 폭으로 성능과 전력소비량 개선이 이뤄질 것으로 보인다. 애플이 14나노와 16나노로 각각 생산된 AP의 실질적인 성능 차이가 없다고 밝혔기 때문에 삼성전자 입장에서는 10나노 LPE보다는 보다 농익은 10나노 LPP를 통한 어필이 필요한 셈이다.

한편 삼성전자는 미국 텍사스 오스틴에 위치한 반도체 공장에 10억달러(약 1조1420억원)을 투자한다고 밝힌 바 있다. 지난 1997년부터 가동되기 시작한 오스틴 공장은 20년 동안 160억달러(약 18조3600억원)이 투자됐다. 본격적인 투자와 공장 확대는 스마트폰이 대중화된 2010년 전후다.

<이수환 기자>shulee@ddaily.co.kr