12월 13일 네덜란드 포토레지스트 거물인 아스맥(ASML) 본사에서 열린 반도체 협력 협약식에서 한국의 반도체 거물인 삼성전자는 이 회사와 EUV 공동연구센터 설립을 위한 협력 각서를 체결했다.
메모 내용에 따르면 EUV 공동연구센터는 한국 수도권에 건립되며 삼성전자와 아스맥은 차세대 노출 장비 개발에 7억 유로(약 1조원)를 공동 투자한다.이번에 ASML과 공동연구센터 설립을 통해 삼성전자는 ASML 차세대 노출 장비를 조기 도입하고 최신 제품의 생산 비율을 늘려 스토리지 마이크로 공정의 혁신을 선도할 계획이라고 밝혔다.
삼성전자는 선진 제조 코스에서 업계 파트너들과 경쟁할 수 있도록 하기 위해 현재 큰 돈을 쏟아부었다.실적 발표에 따르면 삼성전자는 올해 상반기 반도체 인프라 분야에 23조원 이상을 투입했는데, 이는 지난해 같은 기간의 두 배에 달하는 수치다.또한 삼성전자는 ASML이라는 중요한 파트너를 지키기 위해 2012년 ASML 지분 3%를 7천억원대에 인수해 2대 주주로 올라선 바 있다.
그러나 스토리지 업계의 가격 변동으로 삼성전자의 실적도 영향을 받고 있다. 앞으로 선진 제조 과정에서의 원가와 이윤의 균형은 삼성의 다음 단계의 중요한 도전이 될 것이다.
스토리지 대공장"사슴을 쫓는"선진 제조 과정
일반적으로 EUV 포토레지스트라고도 불리는 Extreme Ultra-violet은 파장이 10-14nm인 극자외선을 광원으로 하는 포토레지스트 기술로, 현재 14nm 이하의 첨단 공정 칩 제조에 응용될 수 있다.
삼성전자는 EUV 광각 기술을 14나노 D램 칩 양산에 먼저 적용한 이후 DDR5 제품 라인에 이 기술을 정착시키기 위해 노력해 왔다.
공개된 정보에 따르면 지난 5월 삼성은 12nm급 16Gb DDR5 제품의 양산을 시작한다고 발표했다.삼성은 이전 세대 제품에 비해 최신 제품의 전력 소비량을 23% 줄이고 웨이퍼 생산성을 20% 높여 최고 7.2Gbps의 전송 속도를 지원한다고 밝혔다.이어 지난 9월 삼성은 32Gb DDR5의 메모리 칩을 개발했다고 발표했으며, 제품은 올해 말 양산될 예정이다.
삼성뿐만 아니라 스토리지 업계의 다른 두 거물들도 첨단 제조 공정을 사용하여 DDR5를 주력하고 있다.SK하이닉스는 2021년 10월 세계 최초의 DDR5 제품을 출시해 다른 두 업계 경쟁사를 선점했다.이어 지난 5월 이 회사는 D램용 5세대 10나노급 (1) 을 완성했다고 발표했다.β）기술 개발은 인텔에 이 기술이 내장된 관련 제품을 공급할 것이라고 밝혔다.
시간적으로 삼성은 2021년에 EUV 기술을 업계에 도입한 데 비해 마이크론의 기술 노선 계획은 늦게 시작됐다.마이크론은 2024년부터 EUV를 D램 개발 로드맵에 포함할 계획이다.올해 10월, 이 회사는 이미 1을β16Gb DDR5 메모리 개발에 적용된 공정 기술은 데이터 센터 및 PC 시장의 모든 고객을 대상으로 출하되었습니다.
시장을 살펴보면, 비록 전체 스토리지 업계가 하방 주기를 겪고 있는 상황에서 상술한 세 개의 큰 공장이 모두 가격 인하, 감산 및 재고 제거의 좌절을 겪었지만, 이는 각 회사가 DDR5 제품의 배치를 추진하는 데 영향을 주지 않은 것 같다.마이크론테크놀로지는 9월 말 실적설명회에서 자사의 DDR5 출하량이 2024년 1분기 말 DDR4를 넘어 업계 진전 속도를 넘어설 것으로 예상한다고 밝혔다.
첨단 공정이 스토리지 제품 성능에 가져다 준 추가에 초점을 맞추어 현재 인텔의 MeteorLake 프로세서가 DDR5와 LPDDR5만 지원하는 등 DDR5를 위한 하드웨어 장치를 출시한 애플리케이션이 적지 않습니다.AMD의 Ryzen 7000도 DDR5만 지원합니다.시장 조사 기관인 Yole Development는 DDR4에서 DDR5로의 메모리 전환이 매우 빠를 것이라고 분석했다.트렌드포스 집방컨설팅은 2023~2027년 전 세계 웨이퍼 파운드리 성숙 공정 (28nm 이상) 및 선진 공정 (16nm 이하) 생산능력 비중이 약 7: 3을 유지할 것으로 전망했다.
삼성의 도전
메모리 업계가 하방 사이클에 접어들면서 삼성전자의 올해 상반기 이후 실적이 영향을 받고 있다.
삼성전자는 자금 압박을 완화하기 위해 모회사인 삼성그룹에서 20조원을 빌린 것 외에 비야디와 SFA엔지니어링 지분을 일부 매각했다.이와 함께 삼성전자도 ASML 지분을 속속 매각하고 있어 올해 6월 말 현재 삼성전자의 ASML 지분율은 기존 3%에서 0.7%로 떨어졌다.
동시에 업계 관계자들은 삼성전자가 현재 스토리지 시장 점유율에서'선두 주자'를 굳건히 지키고 있지만, DDR5 시장을 보면 SK하이닉스의 제품은 시장 진입 시기가 더 빠르고 양률이 더 높기 때문에 더 인기가 있는 것 같다고 관찰했다.신한금융투자증권 분석에 따르면 D램 빅3 삼성, 마이크론, SK하이닉스 가운데 SK하이닉스 차세대 공정(1.β）발전 진도가 상대적으로 앞서고 있어 2024년에는 SK하이닉스가 DDR5 분야에서 시장 점유율 1위를 차지할 수 있을 것으로 예상된다.
TrendForce 집방컨설팅 선임연구부사장 곽조영은 다음과 같이 분석했다. 삼성전자는 현재 선진제조분야에서 TSMC를 따라잡기 위해 노력하고있다.
선진 제조 공정 분야에서 TSMC는 줄곧 업계 기업의 경쟁 대상이었다.2023년 3분기, TSMC 3nm 공정이 전체 매출에서 차지하는 비율은 6% 에 달한다;5나노미터는 37% 를 차지한다.7나노미터가 16% 를 차지하여 전체 선진 제조 과정 (7nm 포함 이하) 의 매출 비중이 이미 거의 6할에 달한다.
웨이저자 TSMC 회장은 최근 열린 실적 설명회에서"3나노 공정의 양률이 비교적 좋다"며"하반기 수요는 고성능 컴퓨팅 및 스마트폰 구동의 혜택을 받고 있다"며"연간 매출 기여도는 약 4~6% 로 예상되며 내년까지 더 높아질 것"이라고 말했다.N3E 공정은 검증을 거쳐 양률 목표를 달성했으며 3분기에 양산될 예정이다.그는 3나노미터는 장기적인 공정 노드로서 앞으로 N3P, N3X 등의 제조 공정을 지속적으로 발전시킬 것이라고 생각한다.
더 진보된 2나노 N2 공정에 대해 웨이철가는 연구개발이 순조롭게 진행되고 있으며 예정대로 2025년에 양산에 들어갈 것이라고 밝혔다.그는 "AI 관련 수요는 에너지 효율 향상을 요구하기 때문에 고객 참여 정도와 시간이 빠르다"며 "2나노에 대한 관심은 3나노와 비슷하거나 높을 것"이라며 "2나노 공정이 2025년 양산되면 업계 최첨단 공정이 될 것으로 예상한다"고 지적했다.
트렌드포스 집방컨설팅이 제공한 조사연구에 따르면 2023년 4분기 삼성전자 8인치 공장의 생산능력 이용률은 약 41% 로 업계 하단 수준, 12인치 생산능력 이용률은 약 66% 로 업계 중위권 수준을 차지할 것으로 예상된다.
"12인치 생산능력 활용도가 낮은 것을 보면 더 많은 고객 주문이 없으면 삼성전자의 공정이 양률을 개선하기 어렵다는 것을 알 수 있다"고 곽조영은 말했다.