삼성 GAA 공정, 국내 협력 생태계 와 AI 반도체 패권

삼성 GAA 공정과 국내 협력 구조 – AI 반도체 전쟁의 핵심

GAA 공정은 AI 시대의 핵심 반도체 기술로 주목받고 있으며, 삼성전자는 이를 통해 글로벌 AI반도체 경쟁에서 새로운 도약을 노리고 있습니다. 국내 독점 기술 기업들과의 협업 실태와 세계 시장에서의 경쟁력을 종합분석..

1. GAA(Gate-All-Around) 공정이란?

GAA는 기존 FinFET 구조에서 진화한 차세대 트랜지스터 기술로, 전류를 360도 방향에서 제어하여 누설 전류를 획기적으로 줄일 수 있다.

삼성전자는 2022년 세계 최초로 3나노 GAA 양산을 시작했으며, MBCFET(Multi Bridge Channel FET) 구조로 생산성을 높였다.

이 공정은 AI 반도체뿐 아니라 저전력 고성능 모바일·서버 칩에 최적화되어 있어 차세대 전력 효율을 선도할 핵심 기술로 평가된다.

TSMC도 2nm GAA 공정을 준비 중이나, 삼성은 선제 양산이라는 상징적 이점을 확보한 상태다.

2. 삼성의 글로벌 파운드리 전략

삼성전자는 평택캠퍼스를 중심으로 GAA 및 EUV 공정 기반의 첨단 파운드리 인프라를 확장하고 있다. 국내 생산거점은 차세대 기술 집중형, 미국 테일러공장은 고객 대응 중심으로 기능 분산이 이뤄지고 있다.

오스틴 라인은 기존 공정의 안정적 생산 기반이며, 테일러 캠퍼스는 차세대 공정 고객을 위한 맞춤형 전략거점으로 활용되고 있다. 이것은 글로벌 공급망 이슈와 IRA 법안 대응까지 고려한 구조다.

TSMC가 수율 기반 고객밀착형 전략을 고수하는 반면, 삼성은 기술 주도형 로드맵을 통해 시장 판도 전환을 시도 중이다. 이는 차세대 GAA-3nm~2nm 공정 경쟁에서 확연히 드러난다.

공정 선도 전략을 바탕으로 고객 맞춤형 수율 안정성 확보를 병행하며, 기술 신뢰도와 고객 기반 동시 확보가 과제로 남아 있다.

3. 국내 독점기술 기업들과의 협업 실태

삼성전자는 GAA 및 고난도 파운드리 공정 구현을 위해 국내 주요 소재·장비 기업과 협업을 강화하고 있다. 이들 협력사는 공정별 핵심 기술을 국산화하거나 글로벌 수준으로 상용화하고 있다.

하나머티리얼즈는 플라즈마 내식성 실리콘 부품을 공급하며, 전 세계 반도체 증착 장비용 부품 시장에서 높은 점유율을 확보하고 있다.

유진테크는 원자층 증착(ALD) 장비를 국산화하고 있으며, 양산 라인에서 실적을 축적 중이다.

에이피티씨는 식각 장비 국산화 대표 기업으로, TEL 등 일본계 업체가 선점한 시장에서 경쟁력을 확보했다. 원익IPS는 증착·식각·세정 통합 시스템을 통해 삼성의 주력 장비 파트너로 자리 잡았다.

케이씨텍은 CMP 공정에 필요한 슬러리 및 장비를 공급하며, CMP 소재 국산화율 제고에 기여하고 있다. 이들 기업은 설계 공정 초기부터 공동 개발에 참여하며 기술 내재화에 핵심 역할을 수행 중이다.

4. 세계 경쟁력 및 생태계 확장

삼성전자의 GAA 공정은 전력 효율, 미세화 한계 돌파, 설계 유연성 측면에서 차세대 공정의 표준으로 부상하고 있다. 이는 모바일·서버·AI 반도체를 포함한 범용 응용에 적합하다.

국내 소재 및 장비 업체는 일본 및 미국 기반의 기존 공급망을 대체하거나 보완할 수 있는 경쟁력을 보유하고 있다. 일부 업체는 인텔, TSMC, GlobalFoundries 등에 직접 공급하는 사례도 확인된다.

공급망 재편이 가속화되면서, 국내 반도체 중소·중견 기업은 미국 및 유럽 고객사로의 진입 기회를 확대하고 있으며, 이는 국가적 전략 산업의 자립성 강화와 직결된다.

삼성전자를 중심으로 형성되는 국내 반도체 생태계는 설계-IP-장비-소재 전 영역에 걸쳐 점진적 수직계열화가 진행되고 있으며, 이는 향후 기술 안정성과 경쟁력의 기반이 된다.

5. 향후 전망과 과제

삼성전자는 2030년까지 시스템 반도체 시장 점유율 20% 달성을 목표로 기술 선도형 GAA 및 PIM 공정 로드맵을 유지하고 있다. HBM3E, GAA 2nm 이후 노드도 개발 중이다.

핵심 과제는 수율 안정화, 고객 맞춤형 설계지원 확대, 설계자산(IP) 플랫폼 확보다. 특히 파운드리 고객의 신뢰를 얻기 위한 실리콘 검증 능력과 생태계 구축이 요구된다.

장비 및 소재 내재화는 일정 수준 도달했으나, 반도체 설계 플랫폼과 시뮬레이션 툴 등 소프트웨어 측면은 여전히 글로벌 선두권과 격차가 존재한다.

국내 기업 간 협업 및 정부 R&D 정책 연계를 통해 반도체 수직계열화 생태계를 완성하는 것이 향후 전략의 핵심이다.

핵심 요약: GAA 공정은 FinFET의 한계를 뛰어넘는 구조로, 삼성전자는 이를 세계 최초로 상용화하며 기술 리더십을 선점했다. 국내 협력 기업들과의 R&D 연계는 수직계열화 생태계를 구축하는 기반이 되고 있다.

6. Ssongnara 생각

삼성전자의 GAA 기반 선단 공정은 파운드리 기술 혁신의 중추로 기능하고 있다. 세계 최초 3nm 양산을 통해 기술 선도 의지를 입증했으며, 향후 2nm 공정 전환에도 적극적이다.

다만 공정 기술력과 생태계는 별개의 영역이며, TSMC가 고객 맞춤형 수율과 플랫폼 설계 지원에 강점을 보유한 반면, 삼성은 기술 중심 전략이 상대적으로 강하다.

국내 협력 기업의 기술 성숙도는 높아졌으나, 공동 IP 개발과 시뮬레이션 생태계 조성은 여전히 과제로 남아 있다. 파운드리 서비스화 전략이 병행되어야 한다.

종합적으로, 삼성전자의 기술 로드맵과 국내 생태계의 확장 전략이 정교하게 연계될 경우, 글로벌 반도체 패권 경쟁에서의 입지는 더욱 강화될 것으로 예상된다.

  “기술은 혼자 만들 수 없고, 생태계는 혼자 지킬 수 없다.”
 