4일 반도체 업계에 따르면 현재 삼성전자와 TSMC의 3나노 공정 수율은 모두 50%대에 머물고 있는 것으로 알려졌다. 앞서 업계 일각에서 삼성전자의 3나노 수율이 60%를 넘겼으며 중국 고객사에 납품한 실적을 거둔 것으로 알려졌지만, 해당 칩의 경우 로직칩에 들어가는 S램(SRAM)이 생략된 공정이기 때문에 완전한 3나노로 보기 어렵다는 분석이다. 이 칩은 중국 비트코인 채굴용 반도체(ASIC) 팹리스에 공급된 것으로 알려졌다.

업계에서는 삼성전자가 주력하고 있는 3나노 GAA(게이트올어라운드·Gate-All-Around)가 아직 대형 고객사를 유치할 만큼의 수율 확보에는 도달하지 못한 상태로 보고 있다. GAA는 반도체를 구성하는 트랜지스터에서 전류가 흐르는 채널(Channel) 4개 면을 게이트(Gate)가 둘러싸는 기술을 말한다. 게이트는 전류를 제어하는 장치로 채널과의 접촉면이 많을 수록 데이터 처리 속도와 전력 효율이 높다. 채널의 3개 면만 감싸는 핀펫보다 4개 면을 모두 커버하면서 자연스럽게 공정 난도도 올라간다.

삼성전자는 TSMC보다 앞서 3나노 GAA 양산에 돌입했지만, 대형 고객사를 유치하기 위해서는 일정 수율을 확보해 대량 양산 체제를 갖춰야 한다. 삼성전자에 정통한 관계자는 “현재 삼성전자의 3나노 최신 공정의 수율은 아직 50%대에 머물고 있는 것으로 추정된다”며 “내년 퀄컴, 삼성전자 시스템LSI 등 주요 고객사의 3나노 모바일 칩을 수주하기 위해서는 최소 70% 이상으로 끌어올려야 하는 상황”이라고 말했다.

현재 유일하게 3나노 대량 양산 실적을 보유하고 있는 TSMC 역시 당초 기대보다 낮은 수율을 보이고 있는 것으로 알려졌다. 아이폰15 시리즈가 발열 문제에 휩싸이며, TSMC의 3나노 공정상의 결함이 있을 수도 있다는 주장이 제기되고 있는 것이다. 또 TSMC가 3나노 공정에 이전 세대 공정에서 사용됐던 핀펫(FinFET) 구조를 그대로 사용하면서 발열을 제대로 제어하지 못했다는 분석도 나온다.

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