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[IT뉴스]삼성 파운드리, 2나노 발열·면적 효율 동시에 잡았다

온카뱅크관리자

2026-04-06 10:57:31

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 하단 대신 상단 배선층에 초정밀 온도센서 배치...엑시노스 등 고성능 SoC 전력 효율 개선 기대 
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 (지디넷코리아=전화평 기자)삼성전자 파운드리(반도체 위탁생산)가 2nm(나노미터, 10억분의 1m) 등 최선단 극미세 공정의 최대 난제인 발열과 면적 효율을 동시에 해결할 새로운 온도 센서 설계자산(IP)을 내놓으며 초격차 경쟁력 확보에 나섰다.
 6일 ISSCC 2026 발표 자료에 따르면 삼성전자는 기존 칩 하단(FEoL)에 위치했던 온도 센서를 상단 배선층(BEoL)으로 끌어올리는 기술을 개발했다. 이를 통해 칩 내부 공간 낭비를 줄일 수 있을 것으로 관측된다.
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 <img alt="삼성전자 평택캠퍼스(사진=삼성전자)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/06/ZDNetKorea/20260406105259065pwub.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="QWRFRWgRC1" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/06/ZDNetKorea/20260406105259065pwub.jpg" width="658">
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 삼성전자 평택캠퍼스(사진=삼성전자)
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 한계 부딪힌 미세공정, '상단 배치(BEoL)'로 공간 확보
 반도체 공정이 미세화될수록 칩 내부의 열밀도는 급격히 상승한다. 열이 제대로 제어되지 않으면 누설전류가 기하급수적으로 늘어나 전력 효율을 심각하게 훼손하게 된다.
 그동안 팹리스(반도체 설계 전문)들은 온도를 감시하기 위해 칩 하단부인 FEoL(Front-End-of-Line) 영역에 온도 센서를 심어왔다. 하지만 이 방식은 칩의 두뇌 역할을 하는 트랜지스터 등 실제 연산 소자가 들어가야 할 공간을 센서가 차지해버린다는 치명적인 단점이 있었다.
 한 IP 업계 관계자는 "미세 공정으로 갈수록 열밀도와 누설 전류 증가 폭이 커지기 때문에 온도 센서의 정확도와 배치가 칩 전체의 성능을 좌우한다"며 "기존처럼 FEoL 영역을 사용하면 연산 소자 배치를 위한 황금 같은 영역이 낭비될 수밖에 없다"고 설명했다.
 업계는 이를 해결하기 위해 칩 상단의 금속 배선층(BEoL)에 위치하는 '메탈 저항'을 온도 센서로 활용하는 방안을 꾸준히 연구해 왔다. 문제는 정확도였다. 통상적으로 상단 배선층을 이용하면 하단 센서보다 온도 감지 정확도가 떨어졌고, 정확도를 높이려다 보면 데이터 변환 시간이 느려지는 반비례 관계에 부딪혔기 때문이다.
 삼성전자의 이번 2나노 온도 센서 IP는 바로 이 난제를 극복했다. 상단 배선층(BEoL)을 사용해 하단 코어 면적을 전혀 차지하지 않으면서도, 정확도를 대폭 끌어올리고 변환 시간을 획기적으로 단축한 것이다.
 촘촘한 '멀티 포인트 센싱'으로 칩 내부 열 지도 작성
 업계에서는 이번 기술이 공정 미세화에 따른 단순한 개선을 넘어, 차세대 칩 설계의 핵심 대안이 될 것으로 평가하고 있다. 센서가 코어 면적을 차지하지 않기 때문에 칩 내부에 수십, 수백 개의 센서를 부담 없이 촘촘히 박아 넣을 수 있기 때문이다.
 반도체 업계 관계자는 "메탈 저항을 활용한 상단 배치 온도 센서는 공간 효율성과 미세 공정에서의 안정성 덕분에 차세대 반도체 설계에서 매우 유망한 기술로 평가받는다"며 "특히 칩 내부 곳곳의 온도를 파악해 실시간 '열 지도'를 그리는 멀티 포인트 센싱에 최적화된 방식"이라고 설명했다.
 열이 집중되는 핫스팟을 사각지대 없이 실시간으로 감지해 내면, 발열로 인한 강제 성능 저하(스로틀링)를 극도로 정밀하게 방어할 수 있다는 분석이다.
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 <img alt="삼성전자의 첨단 모바일 AP 엑시노스 2600(사진=삼성전자)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/06/ZDNetKorea/20260406105300373ccck.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="3uOxO9yOyh" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/06/ZDNetKorea/20260406105300373ccck.jpg" width="658">
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 삼성전자의 첨단 모바일 AP 엑시노스 2600(사진=삼성전자)
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 전력 효율 발목 잡던 '엑시노스'의 구원투수 될까
 파운드리 시장의 최대 관심사는 이 기술의 실제 적용 여부다. 현재 2나노 PDK(공정 설계 키트)에 어느 정도 수준까지 통합되었는지는 구체적으로 확인되지 않았다. 다만, 업계에서는 삼성전자가 자체 모바일 AP(애플리케이션 프로세서)인 엑시노스 등 고성능 칩에 이 기술을 적극적으로 도입 검토할 것으로 내다보고 있다.
 최근 엑시노스는 성능 개선에도 불구하고 미세 공정에서의 누설전류 제어와 전력 효율 최적화에서 난항을 겪어왔다. 상단 배치 온도 센서는 이러한 고질적인 문제를 해결할 실마리가 될 수 있기 때문이다.
 IP 업계 관계자는 "동일한 SoC(시스템 온 칩)을 제작할 때 상단 메탈 저항 방식을 쓰면, 기존 센서가 차지하던 하단 면적을 모두 실제 연산 소자나 메모리로 채울 수 있다"며 "결과적으로 똑같은 성능의 칩을 더 작게 만들거나, 똑같은 크기의 칩에 더 많은 기능을 넣을 수 있는 강력한 설계 이점을 제공한다"고 말했다.
 전화평 기자(peace201@zdnet.co.kr)
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