반도체 산업의 구조 알아보기 (메모리반도체, 시스템반도체)

안녕하세요. 똘이 아부지입니다.

 

반도체 관련 업종에서 일을 하고 반도체 관련 회사에 투자를 하며 반도체와는 끊을 수 없는 운명?을 맞이한 저에게 있어, 전반적인 반도체에 대한 지식과 시장의 움직임을 이해하는 것은 필수적이라 보고 있습니다. 게다가 연일 추락?하는 삼성전자를 보며, 국내 시총 1위 기업에 믿고 투자한 이웃분들 그리고 소액 개미분들의 마음이 착잡한 요즘 조금이나마 공부를 하며 마음을 달래보고자 합니다....

 

이번 포스팅은 우리가 많은 관심을 가지고 있지만서도 자세히는 몰라왔던 반도체 산업과 그 구조에 대해 간략히 알아보도록 하겠습니다.

 

반도체 산업

반도체 산업은 크게 메모리 반도체와 시스템 반도체로 나눌 수 있습니다. 세계 명실상부한 1위의 자리를 차지 하고 있는 메모리 반도체에 경우 과거부터 많은 뉴스를 접하며 우리에게 익숙할 것이라 생각합니다. 시스템 반도체의 경우 최근 5G와 인공지능 사업의 낙관적인 전망 속에 최근 많은 투자자들의 부각을 받으며 관심도가 커지고 있는 분야입니다.

 

간단히 메모리 반도체는 일시적 혹은 영구적인 정보를 저장하는 용도로, 시스템 반도체는 정보를 처리하기 위한 반도체라 이해하면 쉽습니다. 또한 메모리 반도체와 시스템 반도체에 따라 기업을 구분해 볼 수도 있습니다. 그럼 이에 대한 자세한 내용을 아래에서 알아보도록 하겠습니다.

 

 

메모리 반도체 vs 시스템 반도체

 

 

메모리 반도체

메모리 반도체의 경우 설계부터 최종 완제품 생산까지 자체적으로 수행하는 기업이 주로 포진해 있습니다. 우리는 이러한 기업을 IDM(Intergrated Device Manufacturer)라고 부릅니다. IDM은 소품종 대량생산에 적합하며 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론, 키오시아(이전에 도시바) 같은 기업들이 포진해 있습니다.

 

 

메모리 반도체는 작업 할 때 사용되는 디램과 데이터를 저장하는 낸드로 나누어 볼 수 있습니다. 디램은 단기간 작업한 내용들을 기억하고 속도가 빠른 반면 전원이 꺼지면 내용이 모두 사라지는 휘발성 메모리입니다. 반면 낸드플래시 메모리는 전원이 꺼져도 데이터를 저장할 수 있는 비휘발성 메모리입니다.

 

 

메모리 반도체 중 디램 산업은 삼성전자와 SK하이닉스의 점유율이 70%에 달하며 미국 마이크론과 함께 3강 체제를 유지하고 있습니다. 한국과 미국 모다 자국내에서 제품을 생산하고 있으며, 꾸준한 기술 격차를 통해 경쟁 업체들의 진입 장벽을 높게 만들고 있습니다.

 

 

DRAM 매출 점유율 (출처 : Statista)

 

 

반면 낸드의 경우는 상황이 조금 다릅니다. 6개의 기업이 치열한 경쟁을 펼치고 있으며, 중국의 경우 칭화유니그룹의 YMTC가 추가로 시장에 진입까지하려고 했습니다. 하지만 최근 낸드에서 5~6위를 하던 SK하이닉스가 인텔의 낸드 사업 부문을 인수하며, 순식간에 2위로 올라서게 됩니다. 반면 과거 낸드 시장에서 강한 면모를 보여주던 키오시아와 WDC는 이로 인해 입지가 흔들리고 있으며, 진입을 준비하였던 YMTC도 칭화유니그룹이 재정적 위기를 맞게되며 전망이 좋지는 않은 상황입니다. 

 

 

 

 

 

시스템반도체

시스템 반도체 업체들은 개별 제품 고유의 기능을 설계에 반영하여 다양한 반도체를 제작합니다. PC의 뇌를 담당하는 CPU, 모바일에 들어가는 AP와 통신모뎀, 이미지센서 등이 모두 시스템반도체에 해당하며, 알려진 시스템반도체 제품만 하더라도 8,000개에 달합니다.

 

이렇게 다양한 시스템 반도체는 메모리와 다르게 사업이 분업화 되어 있습니다. 제조는 직접하지 않고 설계만 전담하는 팹리스(Fabless), 설계업체로부터 위탁 받아 생산만 전문적으로 하는 파운드리(Foundry) 마지막으로 패키징 및 검사를 대행해주는 OSAT(Outsourced Semiconductor Assembly & Test)가 있습니다.

 

팹리스

삼성전자, SK하이닉스처럼 설계부터 완제품 생산까지 자체적으로 하는 IDM 기업과 달리 팹리스 기업들은 반도체 설계만 담당합니다. 팹리스의 대표적인 기업으로는 엔비디아, AMD, 퀄컴, 화웨이의 자회사인 하이실리콘 등이 있습니다. 아 그리고 막강한 브랜드 파워를 지닌 애플 또한 자체 AP와 CPU를 설계해 사용하고 있는 팹리스 기업 중 하나입니다.

 

파운드리

파운드리는 팹리스 기업으로부터 제조를 위탁 받아 반도체를 생산하는 업체를 의미합니다. 그러기에 팹리스 기업과의 협업이 필수적이면서도, IDM 기업보다 뛰어난 제조 기술을 가지고 있어야 합니다. 이러한 대표적인 기업으로는 TSMC가 있으며, 대규모 투자를 통한 제조 기술의 경쟁력을 통해 파운드링 업체에서 견고한 점유율을 보여주고 있습니다.

 

OSAT

OSAT는 파운드리에서 생산한 반도체칩을 상품화할 수 있도록 패키징하거나, 제품의 불량 검수를 수행하는 업체를 말합니다. 앞서 반도체칩 자체 만드는 과정을 전공정(Front-end), OSAT 업체가 수행하는 패키징 검사를 후공정(Back-end)라고 합니다.

 

 

시스템 반도체 산업 구조

 

 

시스템 반도체 산업의 제조능력의 중요성

앞서 5G, 인공지능에 대한 관심도 증가와 함께 시스템반도체에 대한 수요가 높아지고 있다고 말씀을 드렸습니다. 이러한 기능을 구현하기 위해서는 성능이 높은 시스템 반도체가 필요하며, 이를 위해서는 극미세화된 최신 공정의 필요합니다. 즉 첨단 기술이 적용된 제조 기술을 갖추지 못하면 파운드리 업체들은 글로벌 시장에서 도태될 수 밖에 없는 구조를 가지고 있습니다.

 

이러한 사례는 바로 중국에서 발견할 수 있습니다. 중국은 화웨이의 자회사 하이실리콘이 뛰어난 반도체 설계 능력을 가지고 있음에도 불구하고, 파운드리 기술이 TSMC나 삼성전자 대비 크게 뒤떨어져 있습니다. 이러한 문제 해결을 위해서는 극미세공정을 구현하기 위한 극자외선 노광장비가 필수적으로 필요하며, 이 장비는 전세계에서 네덜란드 기업인 ASML만이 만들 수 있습니다. 하지만 작년부터 미국이 국가안보 위협을 이유로 ASML 장비를 중국에 반입 못 시키게하며, 중국은 시스템반도체 산업에서 큰 위기에 직면하고 있습니다. 또한 중국의 자체 노광 장비 기술력은 ASML보다 10년 이상 뒤쳐져 있는 것으로 보이고 있어, 자체 개발을 통한 방안 모색도 어려운 상황입니다.

 

 

 

 

반도체 투자를 하고 계시거나 투자를 고려하시고 있는 분들의 경우, 이 글을 통해 자신이 가지고 있는 종목 혹은 관심 있는 종목을 조금이나마 더 아는데 도움이 될 거리라 봅니다. 오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.

 

 

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