반도체 시장에서 메모리의 경우 6개월만 기술이 뒤처져도 영업이익이 1조원 이상 줄어든다는 것이 통설이다. 현금동원력이 약한 회사는 문을 닫아야 하는 상황에 몰리기도 한다. 특히 메모리반도체의 최대 수요처인 스마트폰 업체들이 6개월이 멀다 하고 새로운 제품을 내놓는 최근에는 반도체의 기술력이 곧 스마트폰의 경쟁력이라 할 정도로 중요성이 커지고 있다.
글로벌 반도체 업체들의 ‘기술 치킨게임’이 격화하고 있다. 과거 메모리반도체 D램 시장에서 3차원(3D) 낸드플래시 메모리 시장으로 옮겨왔다. D램 치킨게임의 승자인 삼성전자는 3D 낸드플래시 시장에서도 앞선 기술력으로 확보한 주도권을 굳히기 위해 평택 생산공장 공사 기간을 3개월 이상 앞당기면서 경쟁 업체들을 긴장시키고 있다. SK하이닉스 역시 내년까지 전체 반도체 생산물량의 50%를 3D 낸드로 메우겠다는 계획을 착실히 이행하고 있다. 미국과 중국·일본 업체들은 합종연횡을 통해 경쟁력을 강화하는 모습이다.
◇3D 낸드, 격화되는 투자 경쟁=스마트폰 보급 확대로 클라우드 서비스와 빅데이터 시장은 폭발적으로 성장하고 있다. 기업용 서버 수요도 급증하고 있다. 기업들은 전력 효율이 높고 성능이 우수한 3D 낸드 메모리의 사용을 늘리고 있다. IHS에 따르면 기업용 메모리 시장에서 지난해 10% 수준에 불과했던 3D 낸드 기반 솔리드스테이트드라이브(SSD) 수요는 올해 40%, 오는 2019년에는 88%까지 높아질 것으로 전망된다. SSD의 노트북용 저장장치 탑재 비중 역시 지난해 29%에서 올해 38%, 2020년에는 51%까지 치솟을 것으로 분석된다.
폭발적으로 늘어나는 수요에 맞춰 반도체 기업들도 낸드 시장에 적극 투자하고 있다.
경쟁을 주도하는 곳은 삼성전자다. 48단까지 쌓아올리는 기술력이 주 무기다. 삼성전자는 내년 하반기 도시바·SK하이닉스·마이크론 등 경쟁 업체들이 본격적으로 3D 낸드의 대량 양산에 돌입한다는 점에서 평택 반도체 공장의 공기를 3개월 이상 앞당겼다. 연말까지 반도체 공장 공사를 마무리하고 내년 1월께 클린룸 설치 및 웨이퍼 운송용기 이송, 진공펌프 장비 등을 설치할 것으로 전망됐다. 하지만 공기를 줄여 내년 3~4월께 4세대(64단) 3D 낸드플래시 첫 제품이 양산에 들어갈 것으로 관측되고 있다. 평택 공장이 완공되고 화성 17라인이 3D 낸드 생산량이 추가되면 3D 낸드플래시 생산능력은 현재의 2배 수준인 32만장까지 늘어난다. 경쟁사들이 양산체제를 갖추기 전에 물량으로 승부를 보겠다는 심산이다.
SK하이닉스 역시 3D 낸드 메모리의 본격적인 양산을 위한 채비를 하고 있다. 이천 M14 라인 2층에 클린룸 등 각종 인프라 장비를 설치하고 있다. 하이닉스도 올 하반기가 승부처다. 2세대(36단) 3D 낸드 메모리는 2·4분기부터 출하를 시작했고 3·4분기에는 모바일용 2세대(36단) 3D 낸드 양산에 들어갔다. 4·4분기에는 3세대(48단) 낸드 메모리 투자를 강화한다. 내년 말에는 생산제품의 50% 이상을 3D 낸드가 채울 것으로 보인다.
해외 기업 역시 3D 낸드에 힘을 싣고 있다. 지난 7월 중국 칭화유니는 중국 XMC의 지분을 인수했다. XMC는 미국 반도체 기업 스팬션과 함께 3D 낸드 기술을 개발해왔다. 240억달러 규모의 웨이퍼 공장 투자 계획을 세워놓고 있다. 일본 도시바는 웨스턴디지털(WD)과 협업해 뉴 팹2 라인을 만들어 3D 낸드를 양산하고 마이크론 역시 싱가포르 공장을 10% 확장해 낸드 제품을 양산할 계획이다.
◇위탁생산도 기술 경쟁 격화=파운드리(반도체 위탁생산) 시장에서도 기술 치킨게임이 심화하는 양상이다. 특히 대만의 TSMC와 삼성전자가 초미세공정을 놓고 무한경쟁을 벌이고 있다. 최근 세계 1위의 파운드리 업체인 TSMC의 마크 류 최고경영자(CEO)는 대만에서 열린 한 행사에서 “3나노 시스템반도체 연구개발(R&D)을 위해 인력을 300~400명 투입할 것”이라고 밝혔다. 7나노도 선보이지 않은 상태에서 TSMC가 3나노 R&D 전망까지 내놓은 것에 대해 업계는 “TSMC가 기술개발에 속도를 내 삼성전자 등 경쟁사와의 격차를 벌리기 위한 것”이라고 평가했다. TSMC는 16나노 공정을 활용해 애플 아이폰7에 적용되는 모바일 AP칩을 독점적으로 납품했다. TSMC는 올해 말이나 내년 초 10나노, 2018년 상반기부터 7나노를 양산할 계획이다. 이후 2020년까지 5나노 양산에 진입하기 위해 개발에 박차를 가하고 있다.
삼성전자 시스템LSI사업부도 올해 하반기 10나노에 착수한 후 7나노 개발을 위해 인력 추가 배치 및 투자를 확대하고 있다. 삼성은 올 상반기 미국 실리콘밸리에서 개최한 삼성 파운드리 포럼 현장에서 TSMC 공정과 비교했을 때보다 ‘완벽한 7나노’를 구현할 수 있다고 강조했다. 올 3월 김기남 삼성전자 반도체총괄 사장은 반도체협회 총회에서 “시스템반도체 사업에 에너지의 100%를 쏟고 있다”며 “지금은 시스템반도체가 전 세계 마켓 셰어에서 5%를 채 차지하지 않지만 뒤집어 생각하면 시스템반도체에는 95%의 성장 가능성이 있다는 것”이라고 말하는 등 중요성을 강조한 바 있다.
한 반도체 업계 관계자는 “스마트폰 보급 확대 및 사물인터넷(IoT), 스마트카 등 반도체의 사용 범위가 확대되면서 중요성이 점점 강화되다 보니 앞다퉈 기술경쟁이 격화되는 모습”이라고 평가했다.
/강도원·김현진기자 theone@sedaily.com
