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[2017 반도체 결산] ③메모리 넘어 파운드리까지…지속성장 기틀 마련

입력 : 2017.12.26 07:00:00


노동균 기자

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2017년에는 메모리 반도체 강자 삼성전자와 SK하이닉스가 일제히 반도체 파운드리(위탁생산) 경쟁력 강화에 나서 눈길을 끌었다. 메모리 반도체를 넘어 4차 산업혁명 시대를 앞두고 급격한 성장이 기대되는 비메모리(시스템) 반도체 분야 기틀을 마련해 종합 반도체 기업으로서의 위상을 높이겠다는 포석으로 풀이된다.

파운드리는 반도체 설계 기술은 있지만 생산 설비가 없는 팹리스(Fabless)와 같은 반도체 개발 업체의 의뢰를 받아 반도체를 위탁생산하는 사업을 말한다. 파운드리 업체는 주로 시스템 반도체를 생산하는데, 고객 요청 사항에 따라 다양한 공정을 소화해야 하므로 진입 장벽이 높다는 평가를 받는다. 삼성전자와 SK하이닉스는 세계 파운드리 시장에서 아직 두각을 보이지 못하지만, 2017년 새로운 전기를 마련할 준비를 끝냈다는 전망이 나온다.

◆ 삼성전자, 파운드리 사업부 신설…"미세공정 자신있다"

▲삼성전자 화성캠퍼스 S3 라인 전경. / 삼성전자 제공

삼성전자는 5월 반도체 사업부가 속한 부품(DS) 부문 내에 파운드리 사업부를 신설하는 조직개편을 단행했다. 그동안 DS 부문 시스템LSI 사업부 내 하나의 팀으로 운영해 온 파운드리 조직을 사업부로 승격시킨 것이다. 삼성전자의 반도체 사업은 이로써 메모리와 시스템LSI, 파운드리 등 세 개의 사업부 체제로 재편됐다. 파운드리 사업부장으로는 파운드리 분야에서 오랜 경력을 쌓은 정승은 반도체연구소장(부사장)을 임명했다.

삼성전자가 파운드리 사업부를 신설한 배경에는 경쟁사가 고객이 되는 시장 특성 때문이다. 삼성전자 파운드리는 스마트폰의 두뇌인 애플리케이션 프로세서(AP)를 비롯해 자율주행차 등에 탑재되는 시스템 온 칩(SoC)을 주력으로 생산한다. 갤럭시 S8에 탑재되는 '엑시노트 9'과 퀄컴의 '스냅드래곤 835'가 대표적인 예다. 퀄컴은 AP 분야에서 삼성전자의 경쟁사인데 삼성전자가 퀄컴의 제품을 생산하는 독특한 구조다.

이 같은 관계로는 스마트폰 시장에서 삼성전자와 경쟁 중인 애플의 예를 들 수 있다. 삼성전자는 2007년부터 애플 아이폰에 탑재되는 AP를 위탁 생산했다. 하지만 애플이 2014년부터 설계 유출 우려를 빌미로 대부분의 물량을 대만 TSMC로 돌리면서 지금의 파운드리 시장 구도가 형성됐다. TSMC는 세계 파운드리 시장에서 점유율 50% 이상을 차지하는 절대 강자다.

결국 삼성전자의 파운드리 사업부 신설은 새로운 성장동력 확보 외에도 사업 독립성을 보장함으로써 고객사의 의구심을 해소할 수 있다는 점까지 고려했다는 분석에 힘이 실린다.

삼성전자는 2016년 10월 업계 최초로 10나노(㎚, 10억분의 1m) 1세대 핀펫(FinFET) 공정 기반의 제품 양산에 성공한데 이어 2017년 4월에는 10㎚ 2세대 공정 개발을 완료했다. 10㎚ 2세대 공정은 성능과 전력 효율을 높여 차세대 컴퓨팅, 웨어러블, 사물인터넷(IoT) 등 다양한 응용처에 적용될 예정이다.

삼성전자는 11월 10㎚ 2세대 공정 양산과 함께 화성캠퍼스에 위치한 S3 라인의 파운드리 공정 양산 준비를 완료했다. S3 라인은 기흥캠퍼스의 S1, 미국 오스틴의 S2 라인에 이은 세번째 파운드리 팹으로, 10㎚ 공정은 물론 극자외선노광(EUV) 기술이 적용되는 삼성의 7㎚ 핀펫 공정 제품 또한 이 곳에서 양산될 예정이다.

◆ SK하이닉스, 파운드리 사업부 분사…"기본부터 차근차근"

▲SK하이닉스 주요 관계자가 7월 10일 SK하이닉스시스템IC 출범식에서 기념촬영을 하고 있다. / SK하이닉스 제공

SK하이닉스는 삼성전자보다 한 발 더 나아가 7월 파운드리 사업부를 분사해 자회사 'SK하이닉스시스템IC'로 독립시켰다.

SK하이닉스는 두 사업의 다른 특성을 고려해 파운드리 사업의 지속적인 성장을 위해 독자 경영체제로의 전환이 필요하다고 판단하고 신설 법인에 3433억원을 출자했다. SK하이닉스는 SK하이닉스시스템IC 출범으로 이미 궤도에 오른 메모리 반도체 사업 외에 최근 4차 산업혁명 이슈와 함께 빠르게 성장 중인시스템 반도체 분야로 사업을 확장하겠다는 뜻을 분명히 했다.

SK하이닉스시스템IC는 SK하이닉스로부터 충북 청주 M8 공장을 주축으로 하는 파운드리 제반시설 일체를 1716억원에 양수했다. SK하이닉스시스템IC의 초대 수장으로는 김준호 SK하이닉스 경영지원총괄 사장이 선임됐다.

SK하이닉스시스템IC는 CMOS 이미지 센서(CIS), 디스플레이 구동 드라이버 IC(DDI), 전력관리칩(PMIC) 등을 주력으로 생산하고, 향후 고객 수요에 따라 다양한 제품으로 비중을 확대해 나갈 예정이다.

파운드리 기술력은 시스템 반도체 제작에 사용되는 웨이퍼의 지름으로 가늠할 수 있는데, 이 시장 1위 TSMC의 경우 300㎜ 웨이퍼를 주력으로 쓴다. SK하이닉스시스템IC는 우선 파운드리 시장에서 보편화된 200㎜ 웨이퍼를 기반으로 기술력을 높여 향후 기술 난도가 높은 분야로 진출한다.

최근 SK하이닉스는 SK하이닉스시스템IC에 7000만달러(760)억원을 지원해 중국 업체와 합작해 현지 합작 공장 건설을 추진하는 것으로 알려졌다. 신규 파운드리 공장은 장쑤성 우시에 있는 SK하이닉스 D램 공장 단지에 세워질 것으로 전망된다.

◆ 4차 산업혁명 시대, 새로운 '산업의 쌀' 선점 향해

▲삼성전자 파운드리에서 생산되는 스마트폰의 두뇌 ‘엑시노스 9’ AP. / 삼성전자 제공

최근 메모리 반도체 시장이 슈퍼사이클(초호황)을 맞으면서 전체 반도체 시장 성장을 견인하고 있지만, 파운드리 시장은 큰 등락 없이 꾸준히 성장을 이어가는 추세다. 삼성전자와 SK하이닉스 모두 최근 몇 년간 파운드리 사업에 투자액을 늘린 것도 4차 산업혁명 시대를 맞아 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 빅데이터, 자율주행차 등으로 인해 시스템 반도체 수요가 급증할 것이란 전망에서다.

특히 제조 업계에서 투자비용 절감 등을 위해 설계와 생산을 따로 하는 분업화가 촉진되고, 응용 분야가 날로 확대되면서 다품종 소량생산 체제가 확산될 것이란 전망에 힘이 실린다. 수요와 공급 원칙에 따라 막대한 물량이 이동하는 메모리 반도체와 달리 파운드리는 고객 요구에 따라 다품종 소량 생산에 최적화된 생산 방식이다.

시장조사업체 IHS마킷에 따르면, 전 세계 파운드리 시장 규모는 2016년 569억달러(61조4500억원)에서 2022년 766억달러(82조7300억원)으로 성장할 전망이다.

삼성전자는 플래그십 스마트폰에 탑재되는 AP를 생산할 수 있을 정도의 미세공정 노하우와 기술력이 있지만, 아직 시장 점유율을 크게 끌어올리지 못한 상태다. 삼성전자는 세계 파운드리 시장에서 점유율 7.9%로 4위 사업자지만, 1위 TSMC(50.6%)를 제외하면 2위 미국 글로버파운드리(9.6%)·3위 대만 UMC(8.1%)에 근접한 수준이다. 삼성전자는 당장 2018년 이 시장 2위 사업자가 되겠다는 목표다.

SK하이닉스의 경우 파운드리 사업을 먼저 정상 궤도에 올리는 게 급선무다. SK하이닉스의 세계 파운드리 시장 점유율은 0.2%로 미미한데다 순위도 27위에 머물러 있다. 2017년 메모리 반도체 호황에 힘입어 퀀텀 점프(대약진)에 성공한 SK하이닉스지만, 언제까지나 D램과 낸드플래시에만 의존할 수는 없는 일이다. SK하이닉스의 최근 중국 투자 건은 이러한 위기의식을 잘 반영하고 있다고 할 수 있다.



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