TSMC, 애플·미디어텍 '10나노' 본격화…삼성은 '고도화'

[아이뉴스24 김문기기자] TSMC가 10나노(nm) 핀펫 공정 양산을 본격화한다. 삼성전자는 지난해말부터 10나노 공정을 도입해 운영 중이다. 향후 TSMC는 7나노로 직행하는 전략을, 삼성전자는 8나노에서 7나노로 이행하는 과정을 거칠 계획이다.

4일 업계에 따르면 TSMC는 애플과 미디어텍, 화웨이 등 주요 고객사들의 10나노 핀펫 공정 기반 모바일AP를 생산, 공급 중이다.

시장조사업체 IHS마킷에 따르면 지난해말 전세계 파운드리 시장 점유율 면에서 대만 TSMC가 독보적인 위치를 선점하고 있다. 점유율은 50.6%다. 뒤 를 이어 미국 글로벌파운드리가 9.6%, 대만 UMC가 8.1%로 각각 2, 3위에 안착했다. 삼성전자는 7.9%로 4위에 머물러 있다.

D램과 낸드플래시 등 메모리 분야에서는 강한 영향력을 행사하고 있는 한국이지만 이 외에 비메모리 반도체 시장에서는 해당 강국들과 자웅을 겨뤄야 한다. 비메모리 반도체는 각종 형태의 데이터의 정보처리할 수 있는 반도체로, 이를 설계하는 팹리스와 생산을 도맡는 파운드리로 구분된다.

삼성전자는 파운드리 분야에서의 경쟁력 강화를 위해 신속한 공정세대교체를 단행했다. 이를 통해 10나노 핀펫 공정에서 누구보다 빠르게 양산에 성공하면서 반등의 기회를 얻었다. 삼성전자는 퀄컴, AMD 등의 주요 고객사를 유치하며 성장의 발판을 마련했다.

위기의식 속 TSMC는 7나노 공정 도입을 앞당기는 전략을 수립했다. 내년 상반기 7나노 공정 양산에 돌입한다. 이전에는 고객사의 요청에 따라 10나노 공정을 거쳐가는 형태로 양산한다. 올해는 애플과 미디어텍, 화웨이 등이 10나노 공정으로 TSMC의 손을 빌릴 것으로 관측되며, 내년부터는 퀄컴과 애플 등이 TSMC를 통해 7나노 기반 시스템메모리를 공급받을 것으로 알려졌다.

통상적으로 미세공정화가 진행될 수록 성능과 전력효율이 상승하고 면적비중이 더 낮아지는 효과를 거둘 수 있다. 10나노미터는 10억분의 1미터(m)로 아주 작은 크기다. 회로의 선폭이 10나노미터(nm)임을 의미하기도 한다. 집적도가 높아지면 하나의 웨이퍼에서 더 많은 칩을 만들어낼 수도 있다.

TSMC의 10나노 핀펫 공정으로 양산돼 첫 상용화된 모델은 최근 출시된 애플 2세대 아이패드 프로의 A10X 모바일AP다.

A10X는 애플이 설계한 A 시리즈 중 최초로 10나노 핀펫 공정이 도입됐다. 3개의 고성능 코어, 3개의 저전력 코어가 결합된 헥사코어 프로세서다. 12개 코어로 동작하는 GPU가 내장됐다. 143.9제곱밀리미터에서 96.4제곱밀리미터로 칩 크기도 작아졌다.

애플은 A10X에 대해 "전작 대비 CPU 성능은 30%, GPU 성능은 40% 향상됐으며, 하루 종일 지속되는 배터리 수명을 제공한다"고 밝혔다.

중국 제조업체들을 통해서도 10나노 모바일AP 기반 스마트폰이 연이어 출시될 것으로 기대된다. 미디어텍은 지난 2월 TSMC로부터 양산될 10나노 핀펫 공정 기반 헬리오 X30’ 모바일AP를 공개했다. ARM 코어텍스 A73 4개, A53 4개, A35 2개 코어가 결합된 데카코어 프로세서다.

미디어텍은 "TSMC의 첨단 10나노미터 공정을 통해 전작 대비 성능은 최대 22%까지 올리고, 전력은 최대 40%까지 절약했다"고 강조했다.

헬리오 X30을 사용할 것으로 기대되는 업체들은 오포와 비보, 메이주, 샤오미, 르에코뿐만 아니라 중소업체인 베르니, 울레폰, 두기 등이 거론된다. 이 중 메이주는 내달 공개할 프로7 모델에 헬리오 X30을 탑재할 것으로 보인다.

올해 하반기 화웨이의 전략 스마트폰에 적용될 하이실리콘 기린 970도 TSMC가 10나노 기반 양산할 것으로 예상되는 모바일AP다. 유력한 모델로는 화웨이 메이트10이 거론된다. ARM A73과 A53 코어가 각각 4개씩 엮인 옥타코어 프로세서다.

한편, 삼성전자는 8나노, 7나노 등 미세공정 개발을 진행하는 한편, 10나노 공정 고도화에 집중한다. 10나노의 경우 공정에 대한 수명을 최대로 늘려 수익을 확보하겠다는 전략이다. 내년 7나노 경쟁에는 TSMC와 삼성전자 이외에 글로벌파운드리, 인텔 등이 참여할 것으로 기대된다.

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