TSMC, 1.4nm 공정 세부 내용 공개
삼성, 수율 문제로 로드맵 지연돼
TSMC와 인텔·삼성 간 격차 커져

세계 최대 파운드리(반도체 수탁생산) 기업인 대만 TSMC가 2028년까지 가장 진보된 1.4나노미터(nm) 공정의 칩을 생산할 계획이라고 밝혔다. 이는 경쟁사인 삼성전자와 인텔보다 앞선 기술 로드맵으로, TSMC가 초미세 공정 기술 경쟁에서 선두 자리를 더욱 확고히 할 것으로 전망된다.

1.4nm 공정, 기존 공정에 비해 큰 개선 이뤄

TSMC는 24일 '2025 북미 테크 컨퍼런스'에서 TSMC는 1.4nm급 반도체 공정기술인 'A14'의 세부 사양을 공개하고 오는 2028년부터 1.4nm 공정 기반 칩을 생산할 계획이라고 밝혔다. A14는 종전 공정을 업데이트 한 것이 아니라 완전히 새로 구축한 '신노드'다. 특히 전류를 흘려주는 채널을 트랜지스터가 사방에서 감싸며 제어하는 방식인 2세대 게이트 올어라운드(GAA) 나노시트 트랜지스터, 트랜지스터 배치를 훨씬 더 유연하게 해주는 '나노플렉스 프로(NanoFlex Pro) 기술 등이 적용된다.

A14 공정은 현재 N2 공정 대비 성능, 전력 효율, 트랜지스터 밀도에서 큰 개선을 이룰 것으로 기대된다. 케빈 장 TSMC 글로벌 영업·사업개발 수석부사장 겸 최고운영책임자 대행은 “A14는 완전한 노드 전환의 차세대 첨단 실리콘 기술”이라며 “속도는 최대 15% 향상되고 전력소모는 30% 감소하며, 로직 밀도는 최소 1.2배에서 최대 1.23배 증가한다”고 설명했다. 다만 초기 양산 물량에는 뒷면에서 전력을 공급하는 기술인 백사이드 전력공급(SPR) 기술이 적용되지는 않는다.

이날 웨이저자 TSMC 회장은 "TSMC의 기술 리더십과 제조 우수성은 혁신을 위한 신뢰할 수 있는 로드맵을 제공한다"고 강조해 차세대 기술 개발에 대한 강한 자신감을 내비쳤다. TSMC는 A14 공정 기반 칩의 정확한 양산 시점을 밝히지는 않았지만, A16과 N2P가 2026년 하반기 양산을 시작하는 점을 고려하면 A14는 예정대로 2028년 상반기 양산해 연내 출시할 것으로 파악된다. 이외에도 고성능 버전 A14P를 비롯해 A14X, A14C 등 다양한 버전의 파생 공정 기술도 순차적으로 출시할 계획이다.

삼성, 2027년 1.4nm 공정 칩 양산 계획 발표

현재 7nm 이하의 초미세 공정 칩 생산에 필요한 막대한 투자를 감당할 수 있는 기업은 TSMC, 인텔, 삼성전자 등 극소수에 불과하다. 인텔은 올해 2월 미국 새너제이에서 열린 '인텔 파운드리 서비스(IFS) 다이렉트 커넥트' 행사에서 1.4nm 공정 로드맵을 공식 발표했는데 오는 2027년까지 14A 공정 양산을 시작하겠다는 계획을 내놓았다. 인텔의 1.4nm 공정은 ASML의 하이 NA EUV(극자외선) 노광장비를 도입해 미국 오레곤 공장에서 생산할 예정이며 1.4nm 공정뿐 아니라 3nm, 1.8nm 등 다양한 파생 공정을 함께 개발 중인 것으로 알려졌다.

한편, 삼성전자는 1.4nm 공정을 ‘비욘드 무어(Beyond Moore)’ 시대의 핵심 승부처로 보고 있다. '비욘드 무어'는 1965년 인텔의 공동 창업자 고든 무어가 제시한 '무어의 법칙'의 한계를 넘어설 새로운 기술적 접근과 혁신이 필요하다는 의미로 TSMC, 인텔 등과의 초미세 공정 경쟁에서 격차를 줄이고, 파운드리 시장 점유율 회복의 전환점으로 삼겠다는 전략이다. 무어의 법칙은 '칩에 집적되는 트랜지스터 수가 18~24개월마다 2배로 증가한다'는 내용으로 수십 년 간 집적도 증가, 성능 향상, 비용 절감의 핵심 원동력으로 작용했다.

삼성전자는 지난해 6월 미국 실리콘밸리에서 열린 '파운드리 포럼'에서 2027년 1.4nm 양산을 계획 중이라고 밝혔다. 1.4nm 역시 GAA 기술을 지속 적용할 방침이다. 앞서 삼성전자는 지난 2022년 3nm 공정에 GAA 트랜지스터 기술을 최초로 적용해 양산 중이다. 2nm 공정(SF2Z)에 적용되는 후면전력공급(BSPDN) 기술은 1.4nm 공정에도 이어질 전망이다. BSPDN은 전력 배선을 웨이퍼 후면에 배치해 전력 및 신호 라인의 병목을 줄이고, 전압강하 현상을 대폭 개선할 수 있다.

심각한 수율 문제로 당분간 2~3nm 공정 집중

하지만 올해 들어 상황이 급변했다. 업계에서는 삼성전자가 내년 초 갤럭시 S26 출시에 앞서 2nm GAA 기술의 수율 향상에 집중하기 위해 1.4nm 공정 개발을 포기한 것으로 알려졌다. 기술 전문 매체 WCCFTECH 등은 내부 관계자를 인용해 "삼성전자가 엑시노스 2600의 생산을 오는 5월부터 시작할 예정이지만, 최근 실시한 2nm GAA 노드 시험 운영에서 수율이 30%에 불과해 당분간 2nm 수율 향상에 집중하기로 했다"고 전했다. 여기에 삼성의 최근 조직 개편 등으로 1.4nm 공정 개발 자체에도 문제가 있는 것으로 알려졌다.

삼성전자 파운드리 부문은 최근 몇 년간 심각한 수율 문제를 겪고 있다. 올해 갤럭시 S25 전 모델에 탑재할 예정이었던 3nm 엑시노스 2500 애플리케이션도 수율 문제로 퀄컴의 스냅드래곤 8엘리트 AP로 대체했다. 내년 초 출시 예정인 갤럭시 S26에는 삼성전자 파운드리가 올해 말 2nm 노드를 사용해 양산할 엑시노스 2600이 사용될 예정이지만, 이 노드의 테스트 수율이 30%대에 머물러 수율 개선이 시급한 것으로 알려졌다.

삼성 파운드리가 경쟁에서 살아남기 위해서는 첨단 노드의 수율을 시급히 개선해야 한다는 지적이 나온다. 삼성 파운드리가 고급 노드에서의 반도체 칩을 생산하지 못할 경우, 모든 플래그십 갤럭시 및 폴더블 폰에 사용되는 반도체 칩을 퀄컴이나 TSMC에 의존해야 하며, 결국 갤럭시폰의 가격 경쟁력에도 영향을 미쳐 스마트폰시장 점유율 하락으로 이어질 가능성이 높다. 현재 세계 파운드리시장에서 삼성전자의 점유율은 8.2%로 67%를 웃도는 TSMC의 8분의1 수준에 불과하다.