삼성전자, Arm과 동맹 강화…독자기술 ‘GAA’에 날개 달았다

차세대 '시스템온칩' 공정 최적화
설계자산 보완, TSMC 추격 고삐
팹리스사 개발 시간·비용도 절감

2030년 글로벌 파운드리(반도체 위탁생산) 1위를 목표로 하는 삼성전자의 최고 무기는 대만 TSMC도 아직 도입하지 못한 차세대 트랜지스터 구조 'GAA(게이트 올 어라운드)'다. 그 독자기술 GAA를 더 잘 써먹을 수 있는 길이 열렸다. 영국의 세계적 반도체 설계 자산(IP) 기업과 손을 잡으면서다. 전문가들은 삼성이 본격화하는 생성형 AI용 반도체 파운드리 경쟁에서 고객인 팹리스(반도체 설계기업)들을 홀릴 핵심 경쟁력을 갖게 됐다는 평가다.

21일 삼성전자에 따르면 파운드리 사업부는 영국 Arm의 차세대 시스템온칩(SoC) IP를 최첨단 GAA 공정에 최적화 하기로 했다. 생성형 AI 시대, 팹리스 기업들 입맛에 맞는 초미세 반도체 생산이 가능해졌다는 의미다.

Arm은 엔비디아 등 전세계 반도체 기업들이 인수에 나섰거나 검토했지만 시장 질서를 무너뜨릴 수 있다며 공정당국이 가로 막을 정도의 독점적 지위에 있는 반도체 설계자산 회사다. 일본 손정의 회장이 이끄는 소프트뱅크가 최대주주로, 이재용 삼성전자 회장도 2022년 10월 손 회장을 만나 Arm 인수 혹은 협력에 대한 논의를 한 것으로 알려진다.

반도체 IP란 반도체의 특정 기능을 회로로 구현한 설계 블록을 말한다. 반도체 IP가 있으면 기존의 설계 블록을 활용함으로써 새로운 반도체 설계의 시간을 단축하고 비용을 절감할 수 있다. 마치 '레고 블록'의 종류가 많을수록 다양한 모양을 만들어 낼 수 있는 것과 유사하다.

반도체 설계와 구성이 전보다 복잡해지면서 팹리스가 모든 부분을 직접 설계하는게 불가능해졌다. 이 때문에 팹리스 입장에서 반도체 IP를 다수 보유한 파운드리를 선호한다. 다품종 소량 생산이 핵심인 파운드리에서 반도체 IP가 중요한 자산이 된 이유다. 생성형 AI 반도체 생산 수요가 높아지면서 이런 현상은 더 극명해졌다. 또한 시간 싸움이 중요한 팹리스에 반도체 IP 최적화는 생산 시간을 크게 단축 시킬 수 있는 효과를 준다.

삼성전자는 이번 협력으로 팹리스가 독자 기술인 GAA 공정에 대한 접근을 용이하게 하고 차세대 제품 개발에 소요되는 시간과 비용을 최소화시킬 것으로 기대한다. 팹리스들은 생성형 AI 시대에 맞는 시스템온칩 제품 개발 과정에서 Arm의 최신형 CPU 접근이 수월해진다. 이를 통해 팹리스에 적기에 제품을 제공하면서도 우수한 PPA(소비전력·성능·면적)를 구현하겠단 계획이다.

또한 양사는 이번 협업을 계기로 다양한 영역에서 협력 확대를 위한 초석을 마련했다. 양사는 차세대 데이터센터 및 인프라 맞춤형 반도체를 위한 2나노 GAA와 미래 생성형 AI 모바일 컴퓨팅 시장을 겨냥한 AI 칩렛 솔루션을 선보일 계획이다.

계종욱 삼성전자 파운드리 사업부 디자인 플랫폼 개발실 부사장은 "Arm과의 협력 확대를 통해 양사 고객들에게 생성형 AI 시대에 걸맞은 혁신을 지원하게 됐다"며 "이번 설계 기술 최적화를 통해 팹리스 고객들에게 최선단 GAA 공정 기반 초고성능, 초저전력 코어텍스-CPU를 선보이겠다"고 말했다.

이번 협력으로 삼성전자가 대만의 경쟁업체 TSMC와 비교해 약점이던 반도체 IP에서의 경쟁력을 확보했다고 전문가들은 평가한다. 김형준 차세대지능형반도체사업단장(서울대 명예교수)은 "TSMC보다 파운드리 시장에 늦게 진출한 삼성전자는 반도체 IP에서 TSMC에 비해 부족한 측면이 있다"며 "삼성전자는 Arm의 반도체 IP를 확보해 이를 보완하겠다는 전략일 것"이라고 설명했다.