반도체 투자 전쟁(1) - 반도체의 분류 (메모리/시스템 반도체)

 

안녕하세요. 유월입니다. 

마이크로소프트의 CEO 사티아 나델라는 코로나 때문에 2년이 걸릴 디지털 전환이 2개월만에 이뤄졌다는 말을 했습니다. 이런 디지털 전환을 시작으로 클라우드, 빅데이터, AI 등 수 많은 기술 혁신이 더욱 더 탄력을 받기 시작했습니다. 그리고 이러한 기술 혁신의 속에서 반도체의 중요성이 계속해서 떠오르고 있습니다.

 

하지만, 저는 이러한 반도체라는 산업에 대한 이해가 많이 부족하다고 생각해서 이러한 산업에 대한 기본 개념 정립과 이해가 필요하다고 느꼈습니다. 그러던 차에 SK증권의 김영우 리서치센터장님이 쓴 [반도체 투자 전쟁]이라는 책을 읽고 그 내용을 통해 개념 정립과 반도체 산업이 계속해서 중요해질 수 밖에 없는 이유에 대한 내용을 보게 되었습니다.

 

 

그래서 저는 이번에 3번에 나눠서 반도체에 대한 글을 쓸 것을 계획하고 있습니다.

1. 반도체의 분류
2. 국제정치속에서 떠오르는 반도체의 중요성
3. 간단한 반도체 기업 정리 (책 내용과 무관할 예정)

오늘은 이 셋 중에 첫번째. 반도체의 분류에 대해 다뤄보고자 합니다.

 

반도체 분류

 

반도체 산업은 크게 메모리 반도체와 시스템 반도체로 구분합니다. 메모리 반도체는 흔히 알려져 있는 우리나라 반도체 기업이 활약하고 있는 DRAM과 NAND가 대표적으로 알려져 있고, 시스템 반도체는 4차 산업혁명을 맞이해 인공지능, 빅데이터, 5G 그리고 클라우드에서 가장 필요한 반도체라서 최근 엄청난 각광을 받고 있습니다. (우리나라 기업이 주로 메모리 반도체 분야에 치우쳐져 있다보니, 우리나라의 관점에서 메모리 vs 비메모리로 표현하기도 합니다만, 엄밀하게는 시스템과 메모리로 구분하는게 맞습니다.)

 

메모리 반도체와 시스템 반도체의 차이

메모리 반도체는 메모리라는 단어에 맞게 일시적(RAM) 또는 영구적(NAND)으로 정보를 저장하는 용도의 반도체입니다. 반면에 시스템 반도체는 정보 저장의 용도라기 보단 정보 처리를 위한 반도체에 가깝습니다.

 

메모리 반도체 기업의 경우, 대부분 설계부터 생산까지 자체적으로 수행하고 있습니다. 이러한 기업 형태를 IDM(Integrated Device Manufacturer, 종합 반도체 기업)이라고 부르고 있고 소품종 대량생산을 하고 있습니다. 대표적으로 삼성전자와 SK하이닉스가 있습니다. 이 두 기업은 현재 제품 설계부터 생산 그리고 판매까지 독자적으로 수행하고 있습니다.

 

반면에, 시스템 반도체의 경우 특정 제품에 맞춰 특화된 기능을 위한 설계/생산된 반도체입니다. 그러다 보니 메모리 반도체에 비해 다품종 소량생산되는 경향이 있습니다. 대표적으로 컴퓨터의 두뇌라고 불리는 CPU, 스마트폰의 두뇌라고 불리는 AP 그리고 대량연산을 위해 사용되는 GPU가 대표적인 시스템 반도체라고 할 수 있습니다. 범용 시스템 반도체를 설계하는 인텔, AMD, 엔비디아가 대표적으로 알려져 있고, 범용이 아닌 특정 제품이나 특정 기업의 제품에 맞게 시스템 반도체를 설계하는 가장 대표적인 회사로는 애플이 있습니다.

 

 

시스템 반도체 산업의 분업

제가 방금 앞에서 시스템 반도체 기업의 예시를 들 때, ‘생산’이라는 단어를 쓰지 않고 ‘설계’라는 단어를 썼습니다. 그 이유는 시스템 반도체의 경우 종류가 워낙 다양하고 기업마다 요구하는 반도체가 달라서 설계부터 생산 그리고 패키징까지 3단계로 분업화가 되었기 때문입니다.

• 반도체를 설계하는 팹리스(Fabless)
• 설계도를 받아 위탁 생산하는 파운드리(Foundry)
• 생산된 반도체를 받아 패키징 및 검사를 대행하는 OSAT

 

 

펩리스 반도체 설계 전담

팹리스는 자체적으로 생산 시설을 보유하지 않고, 반도체 설계만 전담하는 기업을 말합니다. (엔디비아, AMD, 퀄컴, 애플 등이 있음) 최근 자사의 AI 및 빅데이터의 성능을 향상하기위해 이 분야에 뛰어든 기업이 많습니다. (구글, 아마존, 마이크로소프트, 테슬라 등이 있음)

 

파운드리 : 반도체 생산 전담

파운드리는 앞서 설명한 팹리스 기업으로부터 생산을 위탁받아 반도체를 생산하는 기업을 의미합니다. 팹리스 기업이 증가하면서 파운드리의 수요는 지속적으로 증가하고 있는 추세에 있으며, 이러한 분업을 통해 생산 역량에 집중 투자를 한 파운드리는 결국 IDM의 생산 기술 역량을 추월하기에 이릅니다. 대표적인 기업으로는 TSMC가 있습니다.

 

OSAT : 반도체 테스트 및 패키징 전담

OSAT는 파운드리에서 생산된 반도체를 받아서 불량 여부 검사 및 패키징을 하는 전문기업을 의미. 파운드리가 하는 업무를 전공정이라고 부르며 이러한 패키징 및 테스트 업무를 후공정이라고 부름.

 

 

변화하고 있는 반도체의 형세

 

메모리 반도체 점유율을 넘보는 중국

 

메모리 반도체는 이미 과점화가 끝났습니다. 대표적으로 삼성전자, SK하이닉스 그리고 마이크론이 이 메모리 반도체 시장을 장악했는데요. 이러한 시점에 중국 정부의 전폭적인 지원을 받은 YMTC가 이 시장에 진입을 하려고 시도하였으나 결국 재정 위기를 맞게 되어서 미래가 불투명해졌습니다. 결국 중국 국부펀드가 인수하게 되면서 사실상 국유기업이 되었습니다.

 

이렇게 급한 위기는 넘겼으나, 미국의 제재로 인해 해외 반도체 장비를 가져오지 못하면 여전히 그들의 경쟁력은 턱 없이 부족한 것이 지금의 현실입니다.아직은 경쟁력이 턱 없이 부족한 중국이지만, 국가라는 든든한 뒷배를 두었으니 앞으로 이 메모리 반도체 시장에서 어떠한 행보를 보일지 주시를 할 필요는 있어보입니다.

 

떠오르는 파운드리의 중요성

파운드리 산업의 중요성은 날이 다르게 커지고 있습니다. 초기에 반도체 기업들은 수직적 통합을 이뤄낸 IDM의 형태로 설계부터 생산 및 판매까지 모두 직접 했습니다. 그런 상황에 새로운 중소기업이 우후죽순 생겨나기 시작하는데, 그들은 새로운 생산 시설을 갖출 필요가 없는 설계에 집중된 팹리스 기업이였습니다. 이 팹리스 기업은 자신이 설계한 제품의 생산을 기존의 IDM의 잉여 설비를 이용해 제품을 생산하는 수준이였습니다.

 

그 때, 생산에 있어 고전을 면치 못하는 기업을 본 대만의 모리스 창은 위탁 생산을 전문으로 하는 기업을 세우게 되는데 그게 오늘 날의 세계 최고 파운드리 기업인 TSMC입니다. TSMC는 '고객과 경쟁하지 않는다'라는 모토아래 무조건 자체 설계한 반도체는 생산하지 않고 위탁 생산만 집중하게 됩니다. 이를 통해, 팹리스 기업은 자신의 설계 기술의 유출을 걱정하지 않아도 되고, 더 많은 물량을 TSMC에 주문하게 되는 선순환의 구조를 가지고 있습니다. 

 

사실 위탁 생산만을 하는 기업은 좋게 평가를 받지 못합니다. 대표적인 기업이 애플의 모든 제품을 생산하는 폭스콘인데요. 아마 애플은 폭스콘이 마음에 들지 않는다면 위탁해줄 다른 기업을 쉽게 찾을 수가 있어서, 폭스콘과 같은 위탁 생산 기업은 기업의 성장에 있어서 그리고 기업의 가치 평가에 있어서도 후한 점수를 받을 수가 없습니다. 그렇다면 파운드리 기업은 왜 좋은 평가를 받고 있는 것일까요?

 

정답은 '대체 할 기업이 별로 없다'입니다. 전세계에서 반도체를 위탁 생산하는 기업은 크게 TSMC, 삼성전자 그리고 글로벌 파운드리가 대표적인 기업인데요. 현재 4차 산업 혁명을 맞아 우후죽순 반도체 설계에 뛰어들고 있는 현재 그 펩리스 기업들이 요구하는 생산 기술 수준이 매우 높아서 새로운 시장 참여자가 생기기 어렵고, 그들이 요구하는 물량이 너무 많기 때문에 파운드리 산업의 중요성은 경제적 중요성을 넘어 정치적 중요성까지 띄고 있습니다.

 

마무리

 

오늘은 간단하게 반도체 산업 분류에 대해 아주 간단하게 알아봤습니다. 메모리 반도체와 시스템 반도체에 대한 차이 그리고 시스템 반도체에서 분업화된 업무 등을 알아봤습니다. 다음 시간엔 왜 반도체라는 산업이 이렇게 주목을 받고 있으며, 왜 국제 정치적으로 반도체가 큰 이슈가 되는지에 대해 알아보는 시간을 가져보도록 하겠습니다.