[FETV=허지현 기자] 삼성전자가 3나노(㎚·10억분의 1m)를 처음 적용한 모바일 애플리케이션프로세서(AP) 제품 설계를 완료하고, 삼성 파운드리 사업부를 통해 첫 테이프아웃에 성공했다. '엑시노스'의 대량 양산 초읽기에 들어가면서 세계 최대 파운드리(반도체 위탁생산) 업체 대만 TSMC의 공정전환 속도를 빠르게 추격, 6개월로 좁혀졌다.

8일 업계에 따르면 삼성전자는 글로벌 설계자동화(EDA) 업체 시놉시스와 협업을 통해 3나노 GAA(게이트올어라운드) 공정 기반의 모바일 AP 등 SoC(시스템온칩) 설계와 테이프아웃(시제품 양산)에 성공했다. 테이프아웃은 대량 양산 준비를 위한 마지막 단계다. 이번에 삼성 파운드리가 시제품을 양산한 AP는 '엑시노스 2500'으로 늦어도 올해 하반기 양산에 들어간 뒤 내년 초 출시하는 갤럭시S25 스마트폰 적용을 목표로 하고 있다.

특히 삼성전자는 업계 최초로 3나노 공정에 게이트올어라운드(GAA) 기술을 적용한 것으로 알려졌다. GAA는 트랜지스터의 채널과 게이트가 4면에서 맞닿게 하는 기술로, 채널과 게이트 접촉면이 3면에 그치는 기존 핀펫 방식보다 반도체가 동작하는 전압을 낮추고 성능을 개선할 수 있다.

업계에서는 "TSMC가 지난해 3나노 기반의 A17 칩셋을 아이폰15 프로 모델에 공급하면서 공정 전환에선 빨랐다"고 설명하지만 "GAA 기술 적용에서는 삼성전자가 한발 앞섰다"는 평가다.

다만 퀄컴의 3나노 공정 기반 차세대 칩 '스냅드래곤 8 4세대(가칭)'도 삼성 파운드리에서 만들 가능성이 있어 구체적인 공급 비중은 밝혀지지 않았다. 

삼성전자 3나노 모바일 AP의 성능 개선에 대해서도 의문점이 남는다. 삼성전자 관계자는 "3나노 모바일 AP가 이전 세대 제품 대비 10% 수준의 성능 개선에 성공했지만, 트랜지스터 숫자 등 구체적인 수치는 비밀에 붙여져 있다"며 "온디바이스 AI의 상용화와 함께 업계 화두인 전력 효율이 얼마나 개선됐는지 불분명하기 때문이다"라고 설명했다.

이어 “이제 막 3나노 모바일 AP를 테이프아웃한 상태이기에 양산 칩의 성능을 구체적으로 밝힐 수 없지만, 이전 세대 대비 비약적인 발전에 성공한 것은 사실이며 올 하반기 대량 양산을 차질 없이 진행 중”이라며 "스마트폰에 탑재돼 소프트웨어, 펌웨어 등 최적화를 진행하면서 모바일 AP의 성능 향상 폭이 구체적으로 드러나게 될 것”이라고 덧붙였다.

GAA는 삼성전자가 최초 개발한 기술로 기존 핀펫(FinFET) 기술보다 반도체 전력 소모와 성능을 개선했다. 현재 3나노에 기존 핀펫 방식을 적용 중인 TSMC는 오는 2025년 2나노부터 GAA를 도입할 예정이다.