삼성전자 화성사업장 전경./삼성전자 제공


삼성전자와 유럽 최대 반도체 기업 중 하나인 ST마이크로일렉트로닉스가 지난 2014년부터 시작한 FD-SOI(완전공핍형 실리콘 온 인슐레이터) 기술 협력이 자동차, 우주산업 분야로 뻗어나가고 있다. 최근 ST마이크로가 일론 머스크의 우주탐사 기업 ‘스페이스X’에 공급하는 차세대 마이크로컨트롤유닛(MCU)을 출시하면서 공동으로 기술을 개발한 삼성전자 역시 초고성능·저전력 MCU 분야에서 확고한 입지를 다지게 됐다.
1일 업계에 따르면 삼성전자는 ST마이크로와 기술 제휴를 통해 FD-SOI 바다이야기룰 기술과 임베디드 메모리(내장형 메모리), 패키징 기술을 통합, 자동차, 사물인터넷(IoT)을 비롯해 우주산업용 칩 파운드리 기술을 확보했다. 이 기술은 고객사 맞춤형 기술로, 삼성전자 파운드리 사업부의 중장기 매출 구조의 한 축을 담당할 것으로 관측된다.
FD-SOI 공정은 쉽게 말해 전기를 새지 않게 해주는 아주 얇은 절연 바닥을 깔아 바다이야기게임기 만든 반도체 공정이다. 일반적인 반도체는 실리콘 기반 위에 트랜지스터를 올리는데 이 실리콘 밑으로 전기가 새는 누설(leakage) 문제가 생긴다. FD-SOI는 매우 얇은 유리판 같은 절연층을 깔고 그 위에 실리콘과 트랜지스터를 배치하는 구조다. 이를 통해 초저전력, 저발열 칩이 가능한 한편 몸체 바이어싱(body biasing)이라는 성능 부스터 기능을 사이다쿨접속방법 탑재할 수 있다. 전압을 아주 살짝 조절해 성능을 끌어올리는 등 용도에 맞게 ‘튜닝’이 쉽다는 강점이 있다.
ST가 스페이스X에 공급하는 우주산업용 칩 ‘STM32V8’도 삼성전자와 ST가 공동 개발한 FD-SOI 공정에서 생산된다. 이 칩은 저궤도(LEO) 환경에서 요구되는 고신뢰성·고속 데이터 처리 능력을 충족, 스페이스X 스타링크 바다이야기꽁머니 레이저 시스템에 적용됐다. 이번 공급을 바탕으로 ST뿐만 아니라 삼성 파운드리의 고객 기반도 자동차, IoT에 이어 우주·항공 분야로 확대하는 발판을 마련했다는 평가다.
현재 세계 파운드리 시장은 양극화된 상황이다. 2나노 공정을 비롯한 최첨단 시장에서는 핀펫(FinFET)에서 GAA(게이트올어라운드) 등과 같은 초미세화 전환이 이뤄지고 야마토연타 있다. 반면 높은 신뢰성을 요구하는 성숙 공정 분야에서는 FD-SOI와 같은 초저전력 기술과 이를 토대로 한 패키징 기술이 화두다. 삼성전자는 2나노 분야에서는 TSMC와 경쟁하고 있으며, 성숙 공정에서도 ST와 협력을 바탕으로 시장을 넓혀가는 중이다.
파운드리업계 관계자는 “FD-SOI는 성숙 공정 반도체 분야에서 낮은 비용으로 맞춤형 칩을 설계 및 생산할 수 있기 때문에 꾸준한 매출을 올릴 수 있는 안정적 시장”이라며 “삼성전자와 ST는 오랜 협력을 바탕으로 비용 효율적이면서도 자동차, IoT, 우주산업 분야에 특화한 초저전력, 메모리 통합 시스템온칩(SoC) 등으로 개량해 고객 기반을 확고하게 다져나가고 있다”고 설명했다.
삼성전자는 지난해부터 기존 28나노로 운영되던 FD-SOI 공정을 18나노로 한 단계 진화시켜 M램을 내장형 메모리로 통합하는 기술을 안정화했다. 이 공정은 향상된 전력 효율과 메모리 밀도, 디지털 밀도, RF 성능, 아날로그·디지털 주변회로 통합 능력이 강점으로, 작년에 ST에 샘플을 제공했고 올해 하반기부터는 본격 양산에 돌입했다.
삼성전자와 ST의 협력은 최첨단 공정보다는 레거시(성숙 공정) 시장에서 꾸준한 캐시카우를 목표로 하고 있다. 삼성전자 관계자는 “자동차용 파워 반도체 공정(BCD 공정), 내장형 M램을 포함한 SoC 솔루션 제공을 통해 고신뢰성, 저전력, 통합성이 요구되는 자동차, IoT, 산업용 시장을 공략하고 있다”고 말했다.
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