삼성전자 여기서부터가 저가 매수지점일까? 2nm부터는 삼성전자의 파운드리??

삼성전자 파운드리에서 반격의 서막이 온다

전 세계 반도체 파운드리 시장은 TSMC와 삼성전자가 양강 구도를 이루고 있습니다. 특히, 미세 공정 경쟁이 5nm 이하로 진입하면서 두 기업의 기술 선택이 시장 점유율에 직접적인 영향을 미치고 있으며, 이 가운데 TSMC는 검증된 FinFET 공정을 3nm까지 이어가며 안정적인 수율과 고객 확보에 주력한 반면, 삼성전자는 3nm부터 GAA(Gate-All-Around)라는 새로운 트랜지스터 구조를 세계 최초로 도입했습니다.

 

그렇다면 삼성전자는 왜 기존에 안정적인 FinFET 대신 수율 불안정성 리스크가 큰 GAA를 고집한 것일까? 이는 단순히 기술적 과시나 선도 때문이 아니라, 2nm 이하 노드에서는 FinFET으로는 물리적 한계에 도달하게 되고, 전력 효율과 성능, 집적도(PPA) 측면에서 더 이상 확장이 어렵기 때문이기도 합니다. 삼성은 GAA 구조가 차세대 미세 공정의 필수적인 기반이 될 것으로 보고, 선제적으로 이를 도입해 장기적인 기술 우위를 확보하려는 전략을 취한 것이죠.

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TSMC와 삼성전자, 3nm 공정 경쟁과 수율의 진실

3nm 공정 전환의 의미

반도체 업계는 오랜 시간 동안 FinFET(Fin Field Effect Transistor) 구조를 통해 미세 공정을 진화시켜 왔습니다. 하지만 3nm에 이르면서 기존 FinFET 구조의 한계가 드러나기 시작했고, 이에 따라 삼성전자는 Gate-All-Around(GAA) 구조로 전환을 시도했고, 반면 TSMC는 기존 FinFET 구조를 유지하면서도 수율과 안정성을 기반으로 시장을 선도하고 있습니다.

삼성 vs TSMC의 3nm 공정 방식 비교

구분	삼성전자	TSMC
트랜지스터 구조	GAA (nanosheet) / MBCFET	FinFET
공정 명칭	SF3E (1세대 3nm)	N3B (초기), N3E (보완형)
도입 시기	2022 하반기	2023 상반기
수율 초기	20~30% (GAA 안정화 문제)	70% 이상
현재 수율 (2024 기준)	약 50~60%	약 80~90%
장점	낮은 전력, 전류 제어 정밀도, 구조적 확장성	높은 수율, 검증된 공정 안정성, 빠른 고객 확보
단점	낮은 수율, 제조 난이도 높음, 도입 초기 R&D 리스크	전력 효율/스케일링 한계, GAA 대비 구조 유연성 떨어짐

삼성은 GAA Fet공정을 조금 더 다듬어 MBCFET으로 통해 전력 효율성과 성능을 끌어올리려 했지만, 제조 공정의 복잡성 및 초기 수율 문제로 인해 TSMC에 비해 시장 대응 속도가 다소 느렸습니다.

 

여기서 궁금증이 있다면 왜 삼성전자는 Finfet에서도 공정 수율이 좋지 않았는데 굳이 GAA 방식으로 갈까?

라는 것일 겁니다. 삼성은 4nm까지도 지속적으로 TSMC에게 발열면이나 수율면에서도 매번 완패를 해왔습니다. 하지만 이번에 3nm부터는 삼성전자는 GAA 방식으로 TSMC는 지금까지 계속 잘해온 FinFet 공정을 유지해왔습니다. 하지만 3nm 아래로 내려가면 여러가지 문제점으로 FinFet 방식에 GAA 방식으로 변경을 해야한다고 합니다.

왜 2nm부터는 GAA 방식으로 갈 수밖에 없는가?

FinFET 구조는 이미 5nm 수준에서 물리적 한계에 가까워졌고, 3nm에서도 채널 길이 축소나 전류 누설 문제로 효율이 저하되고 있습니다다. GAA는 이러한 문제를 해결할 수 있는 구조적 장점을 갖고 있어 2nm 이하 노드에서는 필연적인 대안으로 주목되고있습니다.

GAA 방식이 2nm부터 필수가 된 이유

구분	FinFET의 한계	GAA의 필요성
게이트 제어	3면 제어	4면(360도) 제어로 전류 흐름 완벽 제어
누설 전류	노드 축소 시 급격히 증가	누설 전류 억제 우수
전력 효율	낮은 서브스로프 특성 유지 어려움	고효율 전력 특성 유지 가능
채널 스케일링	채널 간 간섭 발생, 성능 저하	수직/수평 쌓기 가능, 고밀도 설계 가능
고성능 AI/HPC 대응	전력 한계로 어려움	구조상 더 많은 전류 흐름 가능, 고성능 대응 적합

결국, 2nm 노드부터는 FinFET으로 설계하면 전력/성능/효율 3박자 모두에서 치명적 제약이 생기는데 반면 GAA는 이런 문제를 본질적으로 해결할 수 있는 구조이기에, 모든 주요 반도체 기업들이 이 구조로 방향을 전환하고 있습니다.

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2nm 공정에서 FinFET 방식이 어려운 기술적 이유

항목	FinFET 적용 시 문제점
전류 제어 한계	게이트 제어가 약해져 누설 전류 증가 및 오동작 위험 증가
셀 밀도 확장 어려움	채널 스케일링이 어렵고 간섭 증가로 인해 집적도 개선 한계
전력 효율 저하	전력-성능 트레이드오프가 극심해지며 효율적 설계 어려움
열 관리 문제	구조상 열 집적이 심화되어 발열에 취약함
패터닝 문제	리소그래피 정밀도 요구가 극단적으로 높아져 제조 수율 급락

즉, 2nm 노드에서 FinFET을 억지로 유지하려 한다면 성능은 떨어지고, 생산성은 낮고, 비용은 오히려 더 높아지는 상황이 벌어질 수 있습니다. 그래서 현재 TSMC에서도 2nm부터는 지금까지 꾸준히 고수율을 보여주었던 FinFet 방식을 그만하고 GAA 방식으로 진행한다는게 이 이유 때문이라고 보시면 되겠습니다.

 

삼성전자가 2nm GAA 방식에 사활을 거는 이유

삼성전자는 3nm GAA의 실패를 반복하지 않기 위해, 2nm에서는 GAA 수율 개선과 구조 최적화에 전사적 역량을 집중하고 있습니다다. 이는 단지 기술적 우위를 위한 것이 아니라 다음과 같은 전략적 판단에 기반한 것이라고 보시면 되겠습니다.

1. AI/HPC 칩 수요 폭증 → 고성능·저전력 요구 증가로 GAA 채택 필수
2. TSMC의 FinFET 기반 3nm 수율 우세 → 2nm에서 기술 역전 없으면 점유율 회복 어려움
3. CHIPS Act 및 미국·한국 공장 라인 → 2nm 조기 안착이 보조금 수령 및 현지 생산 조건 만족 필수
4. 1.4nm 고NA EUV는 아직 리스크 크고 원가 높음 → 중단기 실질적 수익을 낼 수 있는 노드는 2nm

삼성은 현재 평택 P4와 미국 테일러 공장을 중심으로 2nm 라인을 정비 중이며, 이 수율 안정화가 기업 전체 파운드리 사업의 성패를 가를 중요한 분기점이 될 것입니다.

 

왜 MBCFET(GAA)이 2nm 시대의 열쇠인가?

삼성전자가 채택한 GAA 방식 중에서도 *MBCFET (Multi-Bridge Channel FET, 나노시트 기반 GAA)*는 기존 FinFET 구조를 전면적으로 진화시킨 형태입니다. 기존 FinFET이 세로로 선 ‘핀(Fin)’을 기준으로 3면에서 전류를 제어했다면, MBCFET은 수평 방향으로 넓은 ‘시트(sheet)’ 형태를 여러 층 쌓아 Gate가 채널을 4면(360도)에서 완전히 감싸는 구조인데 이로 인해 전류 제어 정밀도와 누설 전류 억제, 전력 효율 등 모든 면에서 우위를 가지는 것이 현재 나와있는 이론입니다.

 

특히, 2nm 수준에서는 FinFET 구조가 물리적 한계로 인해 게이트 길이 축소, 채널 스케일링, 열 관리 등에서 심각한 병목 현상을 보인다. 반면 MBCFET은 이런 한계를 해결할 수 있는 구조적 유연성과 확장성을 보유하고 있으며, 아래와 같은 강점을 통해 차세대 노드로 넘어가는 데 있어 기술적 필연성을 가지고 있습니다.

 

 

결론 : 그래서 이번 엑시노스 2500이 탑재된 갤럭시 플립7이 매우 중요한 시점이다

3nm에서는 TSMC가 안정적 FinFET으로 우위를 점했지만, 2nm부터는 구조적으로 GAA로 전환이 불가피한 상황입니다. 삼성전자는 3nm에서의 시행착오를 딛고 2nm GAA 수율 안정화에 모든 역량을 집중하고 있으며, 이는 단기적 생존과 중장기적 시장 주도권 확보를 위한 필연적 선택입니다.

 

그래서 이번 갤럭시 언팩에서 등장한 갤럭시 플립7에 탑재된 엑시노스 2500의 퍼포먼스가 매우 중요한 역할일 수 밖에 없습니다. 엑시노스 2500은 이번 삼성전자가 3nm GAA 공정으로 만들어낸 최초의 AP칩이기도 하며, 성능은 스냅드래곤8 Gen3와 동일합니다. 이는 작년에 나온 칩셋보다는 성능면에서는 조금 아쉽지만, 항상 엑시노스 문제이던 발열 및 배터리 소모쪽에서 큰 모습으로 개선이 된다면 매우 성공적인 케이스라고도 볼 수 있겠습니다.

 

향후 수율, 전력, 성능 측면에서 GAA가 실질적인 우위를 확보하게 되면, 파운드리 경쟁의 균형추는 다시 삼성 쪽으로 이동할 가능성이 있을 수도 있습니다. 

 

https://buly.kr/6MrqLSP

삼성 엑시노스 관련 수혜주 및 파운드리 수혜주 정리

* 모든 종목은 매수 매도를 추천드리지 않으며 투자는 본인 책임하에 있습니다.
* DS에서 쓴 글은 모두 제가 공부한 주관적인 내용이 많이 들어간 글입니다.
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