삼성, TSMC 넘어설 수 있을까?…미세 공정 맹추격 시작한 인텔 [고든 정의 TECH+]

한때 인텔은 반도체 미세 공정에서 가장 앞선 기업이었습니다. 한 세대 앞서가는 미세 공정을 독점하고 자사 프로세서만 만들었기 때문에 경쟁자들을 쉽게 물리칠 수 있었습니다. 하지만 10nm 공정 도입에서 심각한 애로 사항을 겪으면서 자존심을 구겼습니다. TSMC와 삼성이 최신 EUV 리소그래피 미세 공정을 도입하고 이미 다음 세대까지 진행하는 상황에서 인텔의 EUV 공정 진입은 늦어졌습니다.

그러던 인텔이 펫 겔싱어 CEO의 지휘 아래 본격적인 반격을 준비하고 있습니다. 그 첫 단추는 인텔 최초의 EUV 미세 공정인 인텔 4 공정을 적용한 메테오 레이크입니다. 14세대 코어 프로세서로 출시될 것으로 보이는 메테오 레이크는 EUV 공정 적용이라는 특징 이외에도 본격적인 타일 (칩렛) 디자인이라는 점에서 큰 차이가 있습니다.

앞서 공개된 내용에 따르면 메테오 레이크는 인텔 4 공정으로 만든 CPU 타일 이외에 GPU와 I/O 등 나머지 부분은 TSMC에 외주를 맡길 계획입니다. 아직은 생산 능력이 크지 않은 인텔 EUV 팹에 주는 부하를 줄이고 가격을 낮추겠다는 복안으로 생각됩니다. 한 번에 큰 칩을 만드는 것이 효율성 면에서는 가장 좋지만, 비용적인 측면 때문에 최근에는 중요하지 않은 부분은 따로 만들어서 붙이는 방식이 점차 대세가 되고 있습니다. 인텔은 지난 몇 년간 포베로스 기술을 가다듬었기 때문에 메테오 레이크에서 전면적으로 적용하는 데는 큰 어려움이 없을 것으로 예상됩니다.

다만 메테오 레이크는 출시 시점인 2023년 하반기가 다가오는데도 불구하고 여러 가지 확인되지 않은 루머가 많은 제품이기도 합니다. 일부에서는 인텔이 13세대 랩터 레이크의 리프레쉬 버전을 투입해 14세대 코어 프로세서 제품군 중 상당수를 대체할 것이라는 이야기가 나오고 있습니다. 13세대 코어 프로세서가 시장에서 상대방을 잘 견제하고 있는 데다 인텔 4 공정의 초기 생산량이 많지 않을 수 있다는 게 이런 주장의 근거이지만, 아직은 확인되지 않은 소식일 뿐입니다.

인텔 4 공정 제품이 예정대로 올해 등장한다면 그다음 타자는 그 개량형인 인텔 3 공정입니다. 2024년에 등장할 그래나잇 래피즈(Granite Rapids)와 시에라 포레스트(Sierra Forest) 서버 프로세서가 이 공정을 사용합니다. 인텔 3 공정은 과거 인텔 5nm 공정으로 불렀던 미세 공정으로 TSMC나 삼성의 3nm 공정과 견줄 수 있는 성능이라는 의미가 내포된 것으로 보입니다. 인텔은 인텔 3 공정이 전력 대 성능비에서 전 세대 대비 최대 18% 개선되었다고 발표했습니다. 그렇다면 전기를 많이 먹는 서버 프로세서에 유리한 조건입니다. 인텔 6세대 제온 스케일러블 프로세서로 등장할 그래나잇 래피즈와 고효율 (E) 코어만 탑재한 새로운 프로세서인 시에라 포레스트의 전력 대 성능비를 상당히 높일 수 있는 셈입니다. 특히 그래나잇 래피즈와 시에라 포레스트는 코어 숫자가 대폭 늘어날 것으로 알려져 있어 전력 절감 기술이 절실하게 필요합니다.

인텔은 최근 인텔 3 공정이 목표 수율과 성능에 도달했다고 발표했지만, 그에 앞서 이미 옴스트롱 레벨 공정인 20A와 18A의 기본 개발을 마무리했다고 언급했습니다. 그리고 로드맵에 따르면 20A 공정을 적용한 애로우 레이크(Arrow Lake) 프로세서가 2024년이 끝나기 전에 나와야 하기 때문에 지금 한창 양산을 준비해야 하는 상황입니다. 20A 공정은 인텔이 다른 경쟁자를 따라잡을 수 있는지 검증할 수 있는 무대가 될 것입니다. 인텔의 독자 게이트 올 어라운드 (GAA) 트랜지스터 기술인 리본펫과 후면 전력 기술인 파워비아를 통해 미세 공정 기술를 다시 리드할 수 있음을 보여줄 수 있시기 때문입니다.

만약 2024년에 늦지 않게 애로우 레이크가 등장해 기술적 우위를 보여준다면 소비자용 CPU 시장에서 점유율을 다시 높이고 초미세 공정 파운드리를 독점한 TSMC에 도전장을 내밀 수 있을 것입니다. 하지만 이 제품들의 출시를 연기한다면 상황은 다시 어려워질 수 있습니다. 경쟁자들은 멈추지 않을 것이기 때문입니다. 한때 팹리스 회사로 전환하는 편이 낫다는 이야기가 나올 정도로 어려움을 겪었던 인텔이 화려하게 챔피언 자리로 복귀할 수 있을지 아니면 다시 어려움을 겪을지 결과가 주목됩니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com