삼성 파운드리 8나노 공정 개선, 8LPU+는 어떤 칩을 겨냥하나

삼성전자 파운드리가 연내 8나노 2세대 공정 플랫폼 ‘8LPU+’를 선보일 예정이다.

EUV 장비 없이 기존 DUV 생산 라인을 활용하는 공정을 개선해 자동차·산업용 제어 칩과 엣지 AI 칩 수요를 겨냥한다.

삼성의 8나노 공정은 2017년 개발에 성공한 8LPP에서 본격화했고, 2018년 성능과 밀도를 강화한 8LPU가 공개됐다.

8LPU+는 이를 한 번 더 개선한 공정으로, 8LPU와 비교해 성능은 12% 높이고 전력은 15% 줄이며 로직 면적은 8% 축소하는 수준이다.

삼성 미세공정 가운데 EUV 직전의 DUV 세대에 해당한다.

이 공정의 장점은 비용과 생산 조건이다.

5·4·2나노 공정은 핵심 회로층에 EUV 노광기가 필요하며, 장비 가격은 대당 수천억원대이고 공급업체도 ASML 한 곳뿐이다.

반면 8나노는 감가상각이 진행된 DUV 장비 라인을 사용할 수 있고, 축적된 수율 이력으로 원가를 예측하기 쉽다.

차량·산업용 칩 인증도 이미 받아 완성차 업체와 전장 협력사에 공급하기 유리한 기반이 있다.

주요 적용 후보는 AI 마이크로컨트롤러(MCU)와 자동차 존 컨트롤러(ZCU)다.

차량을 구역별로 나눠 제어하는 ZCU 구조에서는 문·차체·파워트레인 등 각 구역에 컨트롤러가 늘어날 수 있다.

차량이나 산업용 로봇에 쓰이는 MCU·ZCU는 최고 연산 성능뿐 아니라 넓은 작동 온도 범위, 장기 공급, 내장 메모리와 단가가 중요하다.

엣지 AI 칩은 연산부를 줄여도 입출력 회로와 비휘발성 내장 메모리가 칩 면적을 많이 차지할 수 있다.

8LPU+는 핀펫 웨이퍼에 3.3V 플래너 입출력 소자를 결합해 입출력 면적을 약 10% 줄였다.

대기 전류 누설을 낮추기 위해 초저누설 SRAM과 고문턱전압 소자를 적용하고, 전장 등급 1 수준의 eMRAM도 사용한다.

eMRAM 비트셀 면적은 0.017㎛², 밀도는 약 20Mb/㎟다.

삼성 파운드리의 기존 8나노 고객과 전장 인증을 원하는 팹리스가 잠재 고객으로 거론된다.

업계 관계자는 국내외 디자인하우스와 주문형반도체 업체들이 8나노 eMRAM으로 엣지 AI 시스템온칩을 제작한 경험이 있어 공정 도입에 도움이 될 수 있다고 설명했다.