메모리 '초격차' 위협 지속…차세대 메모리 시장 선점
비메모리, 산업 성장판 닫혀…M&A 등 성장전략 주목
한국 반도체 기업들의 경쟁력을 표현해온 단어가 있다. 바로 '초격차'. 초격차는 경쟁자가 쫓아올 수 없는 절대 경쟁력 즉, 비교 불가한 절대적 기술 우위와 끊임없는 혁신을 뜻하는 것으로, 삼성전자의 메모리 반도체 성장 전략으로 대표된다. 실제로 지난해 삼성전자와 SK하이닉스의 메모리 반도체 시장 합산 점유율은 절반을 넘겼다.
하지만 최근 한국 메모리 반도체 산업의 '초격차'는 곳곳에서 위협받고 있다. 반면 비메모리(시스템 반도체) 분야는 한국 반도체 산업이 앞으로 개척해나가야 할 영역이다. 자율주행차, 5세대(5G) 이동통신, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 등 첨단 산업이 눈앞에 현실화하면서 시스템 반도체 시장은 급성장 중이다. 이를 놓고 전 세계 반도체 기업들이 '총성 없는 전쟁'을 벌이고 있다.
한국이 반도체 초강대국 반열에 오르기 위해서는 메모리는 초격차 전략을 다시 세우고, 비메모리 시장은 선두권 도약을 위한 새로운 전기를 마련해야 하는 상황이다.
◆메모리 점유율, 과반이지만…거센 도전에 직면
18일 시장조사업체 IC인사이츠에 따르면 지난해 D램 시장 규모는 전년 대비 42% 증가한 961억 달러로, 한국 업체들이 전체 매출의 71.3%를 가져갔다. 삼성전자가 43.6%(419억 달러)로 1위를 지키고 있는 가운데, SK하이닉스는 27.7%(266억 달러)를 기록했다. 낸드 플래시 시장 역시 한국 업체들의 '텃밭'이다. 대만의 시장조사기관 트렌드포스에 따르면 올해 1분기 삼성전자와 SK 진영(SK하이닉스·솔리다임)을 합친 한국 업체들의 시장 점유율은 53.3%로 절반을 넘겼다.
다만 경쟁 업체들의 거센 추격도 받고 있다. 특히 미국의 마이크론은 한국 업체들의 기술력을 빠른 속도로 추격하고 있다. 마이크론은 한국 업체에 앞서 지난해 10나노급 4세대(1a) D램, 176단 낸드플래시 메모리를 세계에서 처음으로 양산했다. 국내 반도체 회사와 경쟁사 간 '초격차'가 크게 좁혀졌다는 우려가 나왔다. 마이크론은 최근 올해 안에 232단 낸드, 10나노 5세대급(1b) D램 양산에 돌입하겠다는 계획까지 발표했다. 특히 미국은 반도체 분야 원천기술과 장비 등에서 앞선 기술력을 보유하고 있는 데다, 최근에는 반도체를 전략 산업화하며 반도체 제조 강국으로 재부상하고 있다.
중국도 세계 최대 규모인 자국의 반도체 시장을 앞세워 맹추격 중이다. 한국수출입은행 해외경제연구소에 따르면 D램의 한중간 기술격차는 5년, 낸드플래시는 약 2년으로 좁혀진 것으로 추정된다. 중국 업체들의 공세로 시장 경쟁이 치열해지면서 공급 과잉 우려도 점차 커지고 있다.
다만 한국 반도체 업체들도 차세대 메모리 분야에서 앞선 기술력을 통해 응전에 나섰다. 삼성전자는 지난해 2월 세계 최초로 AI 엔진을 메모리에 탑재한 HBM-PIM 개발해 차세대 융합기술 선점에 나섰다. 이어 지난해 6월에도 데이터 성격에 따라 구역(Zone)별로 분류해 저장하는 ZNS 기술을 적용한 차세대 기업 서버용 저장장치 'ZNS SSD'를 내놨다. 인공지능 탑재 메모리 제품군 확대(지난해 8월), 웨스턴디지털과 차세대 스토리지 분야 기술 협력 MOU 체결(올해 3월) 등의 성과를 거뒀다.
SK하이닉스도 올해 2월 연산 기능을 갖춘 차세대 메모리반도체인 PIM(Processing-In-Memory)을 선보였다. 또 SK하이닉스는 지난해 10월 HBM3(4세대)을 개발한 데 이어, 최근 세계 최초로 양산에 돌입했다고 밝혔다. HBM은 차세대 고대역폭 메모리를 뜻하는데, 인공지능(AI), 슈퍼컴퓨터, 고성능 서버 등에 쓰인다. 차세대 메모리 기술 표준화를 적극적으로 추진해 시장을 주도해나가겠다는 계획이다.
◆20년 넘게 제자리걸음, 비메모리…높은 진입 장벽에 고전
반면 메모리 반도체보다 2배 이상 큰 비메모리 반도체 시장의 경우 한국 반도체 산업은 도전자다. 특히 설계 영역은 세계 시장에서 차지하는 비중이 미미하다. 최근 몇 년간 반도체 산업은 설계부터 생산까지 전 과정을 한 회사가 담당하는 종합반도체기업(IDM)에서 설계 전문 회사인 팹리스(Fabless·반도체 설계 전문기업)로 시장의 중심이 옮아가고 있다. 팹리스는 파운드리(위탁생산)와 손잡고 각자 전문 역량을 발휘하고 있다. 과거에 반도체 산업이 삼성전자, 인텔 등 덩치 큰 골리앗들의 싸움이었다면, 이제 수직적 분화를 거쳐 분야별 전문기업의 경쟁 체제로 다변화 되는 것이다.
시장조사기관 IC인사이츠에 따르면 지난해 파운드리를 제외한 전 세계 반도체 시장(종합반도체회사+팹리스) 매출을 분석한 결과, 한국에 본사를 둔 설계 전문기업의 세계 시장 매출은 고작 1%에 불과하다. 2001년(0.7%)과 비교하면 제자리걸음 수준이다. 세계 50대 팹리스 중 한국 기업은 LX세미콘(12위) 한 곳 뿐이다. 이는 중국(9%)에도 미치지 못한다. 한국 팹리스 기업 수는 120여 개로 지난해 기준 중국 2810개 대비 적은 수준이다.
반면 설계 기업들의 위상은 나날이 높아지고 있다. IC인사이츠에 따르면 지난해 전 세계 반도체 매출 상위 10대 기업(파운드리 제외) 중 절반이 팹리스다. 앞서 지난 2008년 매출 10대 기업 중 퀄컴이 유일하게 팹리스 기업이었던 것을 고려하면, 불과 10여 년 만에 시장 판도가 달라졌다. 시장조사업체 옴디아에 따르면 팹리스 시스템반도체의 2025년 시장 규모는 4773억 달러로, 메모리 반도체(2205억 달러) 대비 2배 이상으로 커질 전망이다.
이에 최근 들어 한국도 AI, 클라우드 기술, 전기차, 로봇 등 부문으로 점차 영역을 넓혀가고 있으나 기술, 장비, 인력 등 진입 장벽이 높아 고전하고 있다. 정부가 대만처럼 대규모 과학연구단지 등을 통한 꾸준한 인재 육성책이 필요하다는 지적이 나오는 분야기도 하다. 최근에는 영국 반도체 설계기업 ARM 인수를 놓고 SK하이닉스가 업계에 공동 인수를 제안해 실현 여부가 주목받고 있다. 삼성전자도 최근 대규모 투자를 발표하면서, '시스템 반도체 비전 2030'를 통해 설계뿐 아니라 디자인 하우스, 패키징 테스트 등 시스템반도체 생태계의 동반 성장을 이끌어 낼 것으로 기대했다.
파운드리도 이제 막 한국 기업들이 추격전에 나선 분이다. 파운드리 시장은 현재 대만 기업인 TSMC가 압도적인 시장 점유율을 확보하고 있다. 트렌드포스에 따르면 TSMC의 지난해 4분기 파운드리 시장 점유율은 52.1%로 절반 이상을 차지한다. 삼성전자는 18.3%로, 아직 격차가 큰 상황이다.
다만 TSMC는 1987년 세계 최초로 설립된 파운드리 회사인 것과 달리, 삼성전자는 2005년 파운드리 사업에 진출했으나 본격적인 시장은 시스템LSI 사업부에서 파운드리팀을 떼어내 '파운드리 사업부'를 신설한 2017년 5월부터다. 역사가 짧은 점을 고려하면 선전하고 있다는 평가도 받는다.
특히 현재 첨단 기술력이 필요한 10나노 이하 미세공정은 TSMC와 삼성전자, 두 회사 간 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 삼성전자는 올해 상반기 중 세계 최초로 차세대 공정기술인 '게이트올어라운드(GAA)' 기반 3나노 1세대 반도체 양산에 나선다. GAA은 전류의 흐름을 세밀하게 제어해, 보다 높은 전력 효율을 얻을 수 있는 기술이다. 이는 TSMC보다 도입 시기가 앞선 것이다. TSMC는 2나노 공정에서 GAA을 적용할 계획이다.
[뉴시스 제공]
