더 작고 더 빠르게… 차량용 반도체 ‘초미세공정’ 경쟁

삼성전자, 2025년 5㎚ 반도체 공급
자율주행-센서 등에 고성능 필요
TSMC도 12·16㎚ 공정 도입 밝혀

미래 자동차의 ‘두뇌’ 역할을 하는 차량용 반도체 개발 경쟁이 치열해지고 있다. 더 작으면서도 더 빠른 처리를 가능케 하는 초미세공정 경쟁이 본격화하고 있는 것이다.

13일 차량용 반도체 업계에 따르면 삼성전자는 2025년 현대자동차그룹에 차량용 프리미엄 인포테인먼트 프로세서 ‘엑시노스 오토 v920’을 공급할 예정이다. 이는 5㎚(나노미터·1㎚는 10억분의 1m) 공정 기반 반도체다. 차량용 반도체 시장에서 한 자릿수 나노 공정이 확산하고 있는 것이다. 이 반도체는 12개의 카메라 센서를 빠르게 제어한다. 그래픽 처리 속도도 빨라 고화질 멀티미디어 서비스와 게임을 차량에서 경험할 수 있도록 해준다. 삼성전자는 2027년 2㎚ 공정을 차량용 반도체로까지 확대한다는 계획을 밝히기도 했다.

기존 차량용 반도체는 30㎚ 이상 공정에서 주로 양산됐다. 하지만 자동차에 자율주행 기능과 인포테인먼트 시스템, 센서 등이 대거 투입되면서 이를 감당하기 위해 다량의 고성능 차량용 반도체가 필요해졌다. 기존 내연기관차에는 200∼300개 정도의 반도체가 들어갔지만, 미래 자동차에는 1000∼2000개가 필요하다고 한다. 반도체 공정을 미세화하면 생산 효율이 높아지고, 크기가 작아진다. 반도체 성능이 높아지면서 전력 소모와 발열은 줄어든다.

세계 최대 파운드리(반도체 위탁생산) 업체인 대만 TSMC는 유럽 기업들과의 반도체 조인트벤처 계획을 발표하면서 28㎚급 공정뿐 아니라 12·16㎚ 공정도 도입하겠다고 밝혔다. TSMC는 일본 구마모토 공장에 12·16·22·28㎚급 반도체 설비 등을 구축하고 있다. 수요가 급증하는 이미지센서와 차량용 마이크로컨트롤러유닛(MCU) 등 차량용 반도체 시장 공략을 위한 행보다. 미국 테슬라도 2019년 자율주행 시스템 하드웨어 ‘HW 3.0’을 자체 개발하면서 10개 안팎의 14㎚급 고성능 반도체와 이를 연결하는 차량 구조를 완성했다.

시장조사기관 IHS에 따르면 세계 차량용 반도체 시장 규모는 올해 760억 달러(약 101조 원)에서 2029년 1430억 달러(약 190조 원)로 증가할 것으로 전망된다.