게이트 어라운드
핀펫(FinFET)기술과 더불어 나노미터(nm) 수준의 초미세 반도체 공정기술의 하나.
핀펫은 상어지느러미(핀)와 전계효과 트랜지스터(펫) 두 단어를 합친 것이다. 반도체 회로 선폭 미세화에 따른 전류 누설을 막기 위해 개발된 기술이다. 전류가 흐르는 통로가 위-왼쪽-오른쪽 면으로 3차원 구조다. GAA는 이 구조에 아랫면까지 더해 전류 흐름을 더 세밀하게 제어할 수 있다. 핀펫으론 불가능한 3㎚ 이하 공정 한계를 극복할 수 있는 혁신 기술이다.
2021년 7월 18일 특허청은 미국 일본 중국 한국 유럽연합(EU) 등 지식재산 다출원 5개국(IP5) 특허를 분석한 결과를 토대로 반도체 미세화 공정을 주도하던 핀펫(FinFET) 기술이 주춤한 사이 게이트올어라운드(GAA) 기술이 새롭게 떠오르고 있다고 발표했다.
특허청에 따르면 IP5의 핀펫 특허 출원 건수는 2017년 1936건으로 정점을 찍은 뒤 2018년 1636건, 2019년 1560건, 지난해 1508건으로 계속 하락했다. 반면 GAA 특허는 매년 30% 증가세를 보이며 같은 기간 173건에서 391건으로 늘어났다.
지난 20년간(2001~2020년) 기업별 핀펫 기술 특허는 대만 TSMC가 4235건으로 가장 많다. 중국 SMIC(1521건)와 삼성전자(1185건), 미국 IBM(1112건), 미 글로벌파운드리(741건)가 뒤를 이었다. GAA 역시 TSMC(405건)가 1위를 지키고 있다. 삼성전자(266건)와 IBM(131건), 글로벌파운드리(71건), 인텔(60건)이 뒤를 쫓고 있다.
5㎚ 이하 공정 기술로 반도체 칩을 생산할 수 있는 기업은 TSMC와 삼성전자뿐이다. 최근 인텔의 글로벌파운드리 인수 추진 등 기술 경쟁이 날로 격화하고 있어 양강 구도가 유지될지 불투명한 상황이다. 삼성전자는 내년부터 3㎚ 공정에 GAA를 적용할 계획이다. TSMC는 2023년 2㎚ 공정부터 도입하기로 했다.
특허청 관계자는 “GAA를 둘러싸고 삼성전자와 TSMC의 경쟁이 치열해질 것으로 예상된다”며 “강한 특허를 확보하는 것이 경쟁에서 우위를 점하는 지름길”이라고 말했다.