[2018 전망-반도체] 韓 여전히 독보적…반도체굴기 中 변수

[아이뉴스24 김문기기자] 2017년은 반도체 산업에 있어 기록적인 해로 남았다. 내년에도 이러한 기조는 계속될 전망이다. 다만 급격하게 늘어날 수요 예측에 대한 불확실성과 공격적 설비 투자로 인한 공급 과잉이 실제로 벌어질지에 대한 여러 추측들이 상충하고 있는 상황이다.

시장조사업체 IHS마킷은 최근 보고서를 통해 글로벌 반도체 산업이 3분기까지 상승세를 기록했으며, 모든 응용 시장에서의 강점을 보유해 12%의 순차적 성장을 기록했다고 진단했다. 글로벌 매출은 지난 2분기 1천17억달러(약 110조5천784억원)에서 3분기 1천139억달러(약 123조8천435억원)로 증가했다. 메모리 가격은 여전히 높다. 4분기 수요도 강하다. 역대 최대의 반도체 성과가 기대되는 이유다.

◆ 폭발적 수요 키워드, 5G·AI 메모리

2018년에도 폭발적인 수요를 견인하는 요인으로 5G와 인공지능(AI)의 부상과 함께 메모리 중심 컴퓨팅으로의 패러다임 전환이 꼽힌다.

과거 1950년부터 컴퓨터(PC)가 개발된 이후 반도체는 비메모리 반도체인 CPU가 중심에 섰다. 메모리는 보조적 수단으로 쓰였다. 데이터센터를 이루는 서버도 마찬가지의 모습을 띈다. 하지만 폭발적으로 늘어난 데이터 사용량과 더 빠른 속도의 네트워크 진화에 따라 기존 구조 내에서 데이터를 찾는 것은 더 어려워진 실정이다.

대안으로 메모리 중심 컴퓨팅이 제시됐다. 말 그대로 메모리 중심으로 CPU를 배열하는 방식이다. 최근 부상하고 있는 인공지능과 관련된 머신러닝에 더 유용하다. 뿐만 아니라 메모리와 CPU 수요를 창출하는 계기가 될 수 있다.

이러한 상황은 D램이 아닌 또 다른 비용효율적인 메모리 기술 개발을 촉발시켰다. D램보다 저렴하면서도 일정 수준의 속도를 뽑아낼 수 있는 스토리지클래스메모리(SCM)가 대두되고 있다. D램 수준의 빠른 속도를 유지하면서도 낸드플래시와 마찬가지로 비휘발성 성격을 띄고 있다.

이 시장을 선점하기 위해 발빠른 행보를 보이는 곳은 인텔이다. 인텔은 마이크론과 공동 개발한 3D X포인트 기술을 활용해 SCM의 일종인 옵테인 메모리를 양산하고 있다. 다만, 인텔의 방식은 반도체 표준화를 주도하고 있는 제덱(JEDEC)과는 다른 독자 규격이다.

인텔에 대항하기 위해 경쟁업체들이 손을 잡고 젠(ZEN)-Z 컨소시엄을 구성했다. 이 곳에는 삼성전자와 SK하이닉스도 포함돼 있다. 메모리 중심 컴퓨팅을 실현하기 위한 제반 사항을 준비하는 것이 목적이다.

보다 높은 성능을 요구하는 곳에서는 고대역폭메모리(HBM)가 자리잡을 전망이다. 3차원 적층 기술인 실리콘 관통전극(TSV)을 이용해 D램을 수직으로 쌓는 제품을 말한다. 와이어 대신 구멍을 뚫어 메모리간 직접적으로 연결해 빠른 속도를 기대할 수 있다.

낸드플래시의 경우에도 수요가 급성장하고 있다. 플래그십 스마트폰과 고용량 콘텐츠의 증가로 수요 강세를 보이고 있다. 클라우드 서버 인프라 확대 등 데이터센터 수요가 증가하는 점 또한 주목된다.

모바일 산업에서도 최근 부상하고 있는 모바일 온 디바이스 AI와 가상현실(VR)과 증강현실(AR), 혼합현실(MR) 등의 확장현실(XR)로 인한 수요가 견조하다. 내년 상반기에는 계절적 성수기를 맞이하는 PC 산업군에서도 수요 급증이 예상된다.

◆ 공격적인 설비투자 단행, 변수는 중국

늘어나는 수요에 대응하기 위한 각 업체들의 설비투자가 활발히 이뤄지고 있다. D램과 낸드플래시 부문에서 1위를 유지하고 있는 삼성전자와, 메모리뿐만 아니라 낸드플래시 경쟁력을 키우고 있는 SK하이닉스의 캐파증설 여부가 글로벌 화두로 제시되고 있다.

삼성전자는 2017년 약 46조2천억원의 시설투자비용을 집행했다. 지난 2016년 25조5천억원 대비 대략 2배 정도 늘었다. 이 중 반도체가 29조5천억원으로 가장 높은 비중을 차지하고 있다. 4분기에도 상당한 투자가 이뤄졌다. 신규 부지 조성과 클린룸 공사 등 인프라 구축에 힘썼다. 메모리는 3D V낸드 수요 증가를 위해 평택 1라인 증설과 D램 공정전환을 위한 투자를 진행했다.

경기도 화성 11라인 D램 일부 캐파를 CIS로 전환했다. 10나노급 D램 공정전환이 겹쳐 비트 손실이 발생했다. 이를 위해 삼성전자는 화성 16라인의 2D V낸드 일부 캐파를 D램으로 전환할 계획이다. 당초 3D 낸드 생산라인으로만 활용하고자 했던 평택 캠퍼스 2층에 D램 증설을 포함시키기도 했다.

파운드리 사업도 강화한다. 2018년 S3 라인이 가동된다. 10나노 공정 고도화, 수율 안정화, 8나노 공정 조기 달성 등의 성과를 거뒀다. 28나노 FD-SOI 샘플도 고객에 전달했다. 극자외선노광장비(EUV)를 통해 7나노에서 기선을 잡겠다는 전략이다.

SK하이닉스도 사정은 마찬가지다. 늘어나는 수요에 대비하기 위해 2017년 7조원 수준의 설비투자를 계획하고 있었으나 이 보다 더 많은 비용이 투자됐다. 약 9조6천억원 정도가 예상되지만 4분기 더 늘어났을 가능성도 상당하다.

경기도 이천 M14 2층 페이즈1이 50% 가량 완성됐다. 3D 낸드가 생산된다. 48단에서 72단까지 올라간다. 나머지 50%의 공사가 완료됐으며, 장비 입고가 이뤄질 것으로 보인다.

SK하이닉스는 청주와 중국 우시에도 신공장을 설립하고 있다. 오는 2019년 이천 M14 포화로 인한 대책이다. 당초 2019년 상반기 완공을 목표로 했으나 시일을 당겨 2018년 4분기 완공이 목표다.

2018년 설비투자에 따른 공급량이 어느 정도 예상되고는 있으나 중국이 변수로 자리잡는다. 중국은 건설했거나 건설중인 메모리 팹이 12곳인 것으로 알려졌다. 이 중 3개 팹이 2018년 가동을 목표로 하고 있다. 상반기 관련 장비를 입고하고 하반기부터 시제품을 양산할 전망이다.

중국은 ICT 제조 분야를 육성하는 중국 제조 2025 전략 하에 지자체, 금융권과 협력해 자금 지원을 아끼지 않고 있다. 10%대에 머물러 있는 반도체 자급률을 오는 2025년까지 70%로 끌어올리겠다는 복안이다. 당장 2018년 한국에 이어 글로벌 반도체 장비 투자 2위에 안착할 것으로 추정된다.

푸젠진화와 루이리IC는 각각 중국 진장과 허페이에 D램 팹을 건설하고 2018년 하반기부터 D램 양산에 돌입한다. 푸젠진화는 대만 파운드리 UMC와 푸젠성이 나서 합작한 업체다. 칭화유니그룹은 하반기 중국 우한에 건설한 팹을 통해 3D 낸드플래시 양산을 시작한다. 300mm 웨이퍼 월 10만장을 소화할 계획이다.