반도체⋅부품 관련 정책 동향과 현장의 목소리를 전달하기 위해 한 주 동안 열심히 달린 <소부장반차장>이 지난 이슈의 의미를 되새기고, 차주의 새로운 동향을 연결해 보고자 주간 보고서를 올립니다. <반차장보고서>를 통해 한 주를 정리해보시길 바랍니다. <편집자주>

파두, 美 WD와 차세대 SSD 기술 공동개발

스템 반도체 팹리스(Fabless) 기업 파두(FADU)가 미국 스토리지 전문기업 웨스턴디지털과 파트너십을 맺고 기업용 SSD(Solid State Drive)에서 사용되는 차세대 기술인 'FDP(Flexible Data Placement)' 공동개발을 추진한다고 10일 발표했다.

FDP 기술을 적용하면 데이터센터에서 사용되는 핵심 저장장치인 SSD에서 데이터를 기록하는 방법을 새로운 방식으로 구조화함으로써 SSD의 성능개선은 물론 사용 수명을 크게 연장하는 효과를 얻을 수 있다.

FDP는 빅테크 기업들이 모여서 차세대 데이터센터의 표준을 논의하는 OCP (Open Compute Project)의 표준으로 제시된 기술로서 특히 메타가 제안해 구글 등의 빅테크들도 앞다퉈 채택하고 있다.

FDP는 실제 고객의 데이터보다 더 많은 양의 데이터가 기록돼 SSD의 수명과 성능에 영향을 주는 문제인 '쓰기증폭(Write Amplification) 현상'을 크게 줄여줌으로써 SSD의 쓰기 성능을 최대 2~3배까지 향상하고, SSD의 수명 또한 대폭 늘려줄 수 있어 막대한 데이터가 오가는 초대형 데이터센터 환경에서 매우 중요한 기술적 혁신으로 평가받고 있다.

TSMC 추격 나선 삼성·인텔…가시밭길 2위 경쟁

인텔이 2030년까지 외부 매출로만 파운드리 시장 점유율 2위를 달성하겠다는 목표를 다시 한번 강조하면서 삼성전자와의 경쟁이 치열해질 전망이다. 설계자산(IP) 생태계 및 인공지능(AI) 칩 레퍼런스 확보라는 과제를 목전에 두고 있는 만큼, 대형 클라우드 서비스 사업자(CSP) 수주 등에서 어떤 성과를 낼지 관심이 모인다.

인텔은 지난해 파운드리 부문 매출에서 189억달러를 기록하며 삼성전자(약 133억달러, 트렌드포스 추정)를 밀어냈다. 다만 대다수 매출이 내부 물량에 쏠린 점을 고려해 외부 물량으로 확실한 2위 기반을 다지겠다는 의미로 풀이된다.

현재 글로벌 파운드리 시장은 대만 TSMC가 독주 체제를 굳건히 유지하고 있다. 압도적인 전·후공정 인프라와 폭넓은 IP, 협력사 풀을 바탕으로 62%(카운터포인트리서치 기준)에 달하는 시장 점유율을 확보했다. 삼성전자, 인텔과 경쟁하는 첨단 공정 분야에서도 1위를 차지하고 있으며, 엔비디아 등 AI칩 대규모 팹리스를 확보하며 안정적인 입지를 다진 상황이다.

인텔이 내세운 '2030년 파운드리 2위' 목표에 대한 국내 반도체 업계의 시선은 서로 엇갈리는 모양새다. 그동안 인텔이 쌓아온 설계·생산 업력과 함께 미국 정부의 지원이 동반될 경우 큰 위협으로 다가올 수 있다는 관측이 있는 한편, 미진한 생태계를 꾸리기 위해서는 여전히 과제가 산적하다는 예상도 나온다.

'조용한 강세' 타는 낸드 …미소 짓는 삼성전자·SK하이닉스

인공지능(AI) 데이터센터 설비투자 확대가 메모리반도체 시장의 활기를 띄우고 있다. D램 패키지 제품인 고대역폭메모리(HBM) 수요가 높아진 데다, 지난해 수익성이 크게 떨어졌던 낸드플래시의 회복세까지 이끌고 있어서다. 특히 AI 데이터센터에 탑재될 기업용 솔리드스테이트드라이브(eSSD) 수요가 급증하면서 삼성전자·SK하이닉스의 실적 상승 기대감도 커지는 모습이다.

업계에 따르면 글로벌 투자은행(IB) 모건스탠리는 최근 SK하이닉스의 올해 연간 영업이익 전망치를 30조2880억원으로 상향 조정했다. 기존 전망치(24조7500억원) 대비 22.4% 상향한 것이다. 다만 모건스탠리의 전망은 국내 증권사의 평균 예상치인 약 27조원 수준을 크게 웃돌고 있다.

기대 실적이 상향된 것은 D램 부문 중 고대역폭메모리(HBM) 투자에 집중되는 경향이 강해지면서 범용 D램에 대한 공급 부족 현상이 나타날 수 있어서다. 현재 시장에서는 높은 AI 수요에 따라 HBM에 투입되는 D램이 늘어난 반면, 범용 D램 생산능력을 확대하는 투자가 줄어들고 있다. 이 가운데 범용 D램 수요가 늘어난다면 그만큼 가격이 상승하면서 메모리 제조사가 이익률을 높일 수 있게 된다.

낸드 관련 이익 조정치가 크게 상향됐다는 점이 가장 눈에 띈다. 모건스탠리는 SK하이닉스의 낸드 영업이익을 7조6350억원에서 10조6740억원으로 39.8% 높여 잡았다. 이에 따른 낸드 영업이익률도 기존 29.7%에서 37%로 7.3%포인트(p) 오를 수 있다는 전망이다.

리벨리온-사피온 합병에 업계 '화색'…왜?

SK텔레콤의 인공지능(AI) 반도체 자회사인 사피온과 리벨리온이 연합 전선을 구축한다. AI 칩 시장이 개별 기업이 아닌 국가대항전으로 변모하면서 치열한 생존 경쟁이 예고되고 있어서다. 이에 따라 개별적으로 나뉜 AI 칩 개발 여력을 모아 기초체력을 크게 확대하겠다는 의도로 풀이된다.

양사 간 합병 추진에 따라 향후 칩 양산 로드맵이 어떻게 변화할지도 관심사다. 사피온과 리벨리온이 각각 TSMC, 삼성 파운드리 공정에서 칩을 개발하고 있기 때문이다. 일각에서는 SKT가 양사 합병법인의 최대주주가 될 가능성이 높은 만큼, TSMC와의 협력 관계가 강해질 수 있다는 관측이 나오고 있다.

리벨리온과 사피온코리아는 양사 간 합병을 추진하고 오는 3분기까지 본 계약을 마무리하겠다고 12일 발표했다. 경영권은 리벨리온이 맡게 됐다.

양사가 합병을 추진하는 주된 이유는 과열된 양상을 띠는 AI칩 시장 경쟁에서 살아남기 위한 의도로 해석된다. AI 모델을 구축하는 학습(Training)용 칩 시장은 엔비디아의 독점 구도로 굳혀진 반면, AI모델을 통해 입력값을 도출하는 추론(Inference)용 칩은 아직 시장 형성 초기 단계에 불과하다. 이에 따라 세레브라스·그록·삼바노바·텐스토렌트 등 북미 1세대 AI칩 업체와 인텔, AMD와 같은 팹리스 거대 공룡이 경쟁에 뛰어든 상황이다.

국내에서도 리벨리온·사피온을 비롯해 퓨리오사AI, 딥엑스가 관련 시장에 뛰어들었다. 다만 개별 기업이 소규모인 탓에 글로벌 경쟁에 밀릴 수 있다는 우려가 있었다. 국내 반도체 생태계가 소프트웨어·펌웨어, 칩 설계 인력 측면에서 만성적인 부족에 시달리는 데다, 국내외 등 해외로의 인력 유출 등이 빈번하게 발생하고 있어서다.

AI칩의 주요 고객사인 CSP·하이퍼스케일이 북미에 밀집된 점도 부담이다. 인텔, 그록 등 주요 경쟁사들이 북미에 연고를 둔 만큼 고객 대응과 같은 접근성에서 불리하게 작용할 수 있다는 의미다. 통상 칩 개발에 적게는 수백억원, 많게는 천여억원이 투입되는 점을 고려하면 대규모 CSP·하이퍼스케일향 공급은 필수적인 요소다.

이에 따라 양사가 이번 합병으로 핵심 인력 이탈 방지 및 시너지 향상에 초점을 맞추고, 자금 확보 여력도 확대하기 위한 의도로 풀이된다. 특히 리벨리온이 북미 등 글로벌 네트워크를 지닌 점과 사피온코리아가 미국에 모회사를 두고 있는 점 등을 적극 활용할 것이란 관측이다.

시장에서는 양사 간 합병이 이례적인 일이라는 시선이 지배적이다. 사피온·리벨리온에 각각 투자를 집행했던 SKT와 KT가 전통적인 통신 분야 경쟁사인 탓이다. SKT와 KT는 이번 합병 발표에서 국내 AI칩 기업의 기술 주권 확보, 세계적 수준의 기업 탄생을 위해 뜻을 같이 했다고 밝히기도 했다.

'고전압 모터 크기↓⋅에너지 효율↑'…TI, 650V 3상 GaN IPM 'DRV7308' 공개

미국의 반도체 기업 텍사스 인스트루먼트(TI)는 13일 미디어 브리핑을 진행, 업계 최초로 250W 모터 드라이브 애플리케이션을 위한 650V 3상 질화 갈륨(GaN) IPM 'DRV7308'을 공개했다.

DRV7308 GaN IPM은 99% 이상의 인버터 효율, 최적화된 음향 성능, 솔루션 크기 감소 및 시스템 비용 절감을 실현한다. 이로써 엔지니어가 주요 가전제품과 난방, 환기 및 공조(HVAC) 시스템을 설계할 때 일반적으로 직면하는 많은 설계 및 성능 저하 문제를 해결할 것으로 기대한다.

오늘날 전 세계적으로 계절별 에너지 효율 비율(SEER) 최저 소비효율 기준(MEPS), 에너지 스타(Energy Star) 및 에너지 효율 목표관리제(Top Runner)와 같은 가전제품 및 HVAC 시스템에 대한 전 세계 효율 표준이 점점 더 엄격해지고 있다.

TI의 DRV7308은 GaN 기술을 활용해서 기존 솔루션 대비 전력 손실을 50%가량 줄이면서 99% 이상의 효율을 제공하고 열 성능을 개선해서 엔지니어가 이러한 표준을 충족할 수 있도록 지원한다.

또한 TI의 DRV7308은 업계에서 가장 낮은 데드 타임과 낮은 전파 지연(모두 200ns 미만)을 달성해서 가청 잡음과 시스템 진동을 줄이는 더 높은 펄스 폭 변조(PWM) 스위칭 주파수를 구현한다. 이러한 장점과 더불어 DRV7308의 높은 전력 효율 및 통합 기능은 모터 발열을 절감해서 안정성을 높이고 시스템 수명을 연장할 수 있다.

점점 더 소형화되는 가전제품 트렌드를 지원하는 TI의 DRV7308은 엔지니어가 더 작은 모터 드라이브 시스템을 개발할 수 있도록 돕는다. GaN 기술로 구현된 새로운 IPM은 12mm×12mm 패키지로 높은 전력 밀도를 제공하며 150W~250W 모터 드라이브 애플리케이션을 위한 업계에서 가장 작은 IPM이다.

'파운드리' 전략 변화 주는 삼성전자…선단보단 '고객 맞춤'으로 점유 확대

삼성전자가 파운드리(위탁생산) 전략에 약간의 변화를 준다. 과거에는 1위 TSMC를 잡기 위한 '선단 공정' 도입에 더욱 힘을 쏟았더라면, 이제 고객의 특정 요구에 맞춘 맞춤형 칩 설계로 점유율을 끌어올리겠다는 복안이다. 2027년 양산을 계획한 선단 공정 1.4나노(㎚) 양산 일정도 앞당기기보다는 최적화에 만전을 기울일 방침이다.

삼성전자는 미국 실리콘밸리에서 12일(현지시간) '삼성 파운드리 포럼 2024(Samsung Foundry Forum 2024)'를 개최하고 AI 시대를 주도할 파운드리 기술 전략을 공개했다.

이번 파운드리 포럼은 미국 실리콘밸리 새너제이에 위치한 삼성전자 DS부문 미주 총괄(DSA) 사옥에서 개최됐다. 포럼에는 르네 하스 Arm 최고경영자(CEO)와 조나단 로스 그록 CEO 등 업계 주요 전문가들이 참석했다. 포럼 참석자들은 삼성전자의 기술과 사업 현황과 함께 30여 개 파트너사가 마련한 부스에서 다양한 반도체 기술과 솔루션, 협력 방안을 공유했다.

이번 행사의 주제는 'Empowering the AI Revolution'을 주제로 잡았다. 한국으로 직역하면, '인공지능 기술 진보 촉진'이다. 본격적으로 개화한 AI 시장 수요에 적극적으로 대응, 아이디어 구현을 위한 최선단 파운드리 기술, 메모리 및 첨단패키지 분야와의 협력 통해 시너지 창출을 하겠다는 의미를 지니고 있다.

이를 위한 2나노미터 파운드리 새 SF2Z와 4나노 신규 공정 SF4U를 공개했다 SF2Z는 후면전력공급 기술을 적용한 2나노 공정이다. BSPDN은 전류 배선층을 웨이퍼 후면에 배치해 전력과 신호 라인의 병목 현상을 개선하는 기술이다.

이에 따라 기존 2나노 공정 대비 전력 소모·성능·면적(PPA)이 개선되며 전류 흐름을 불안정하게 만드는 전압강하 현상을 대폭 줄여 고성능컴퓨팅(HPC) 설계 성능을 높일 수 있다. 삼성전자는 SF2Z를 2027년까지 준비할 계획이다.

또 다른 신규 공정인 4나노 SF4U는 기존 4나노 공정 대비 광학적 축소(optical shrink)를 통해 PPA 경쟁력이 추가 향상됐다. 2025년 양산 예정이다. 1.4나노 공정 양산 계획은 기존대로 2027년으로 유지했다.

AI에 필요한 커스텀 솔루션을 제공하겠다는 계획도 내놨다. 메모리와 파운드리, 첨단패키징 역량을 모두 보유하고 있는 강점을 살려 이를 일괄적으로 제공하는 통합 AI 솔루션을 선보이겠다는 의미다. 이를 통해 팹리스가 파운드리, 메모리, 패키지 업체를 각각 활용하는 경우 대비 칩 개발에서 생산에 걸리는 시간을 약 20% 단축할 수 있다. 나아가 2027년에는 AI 솔루션에 광학 소자까지 통합할 예정이다.

HBM 왕좌 자리 지킨다…듀얼벤더⋅파운드리 강화나선 'SK하이닉스'

HBM(고대역폭메모리) 점유 확대를 위한 경쟁사들의 추격이 한층 심화하고 있는 가운데 1위 SK하이닉스도 자리를 지키기 위한 작업에 돌입한 모습이다. HBM 생산의 핵심 장비인 TC본더 수급 확대에 나설 뿐만 아니라, TSMC와 파운드리 협력을 강화하는 등 고품질 양산에 힘을 쏟는 모습이다.

반도체 업계에 따르면, AI(인공지능) 시장이 개화하며, HBM 수요가 폭발하고 있는 가운데, SK하이닉스는 수율, 생산확대에 팔을 걷었다.

D램을 수직으로 쌓아 HBM의 특성상, 수율은 적층 공정에 달려 있다. 적층 공정은 TC 본더(Thermal Compression Bonding)란 장비를 통해 이뤄진다. 이 수직 적층 과정에서 SK하이닉스는 'MR-MUF'이라는 공정을 통해 D램 사이를 일종의 접착제로 결합시킨다.

SK하이닉스는 이 장비 전량을 공급하는 한 기업으로부터 수급하는 '솔벤더(sole vendor)' 체제를 구축했었다. 그러나 최근에는 벤더 확대에 나서는 모습이다. HBM 수요 확대에 따라 다양한 공급망을 통해 이를 충족하고, 고도화된 공정을 통해 테스트를 최소화, 수율을 높이기 위함으로 풀이된다.

이를 위해 SK하이닉스는 한화정밀기계와 6월 중으로 자체 개발한 TC본더를 들이는 것으로 전해진다. 한화정밀기계의 TC 본더가 SK하이닉스의 HBM 생산 라인으로 공급되는 것은 이번이 처음이다.

기존 한미반도체와의 협력도 강화해나간다. 한미반도체는 2017년 SK하이닉스와 함께 TC 본더를 개발한 후 지난해 4세대 HBM TC 본더를 공급해왔다. 이에 이어 8·12단 5세대 HBM까지 공급한다.

이와 함께 세계 최대 반도체 위탁생산(파운드리) 기업인 TSMC와 AI 반도체 경쟁력 강화를 위한 협력도 한층 강화하기로 했다. 최태원 SK그룹 회장은 이달 6일(현지 시간) 대만에서 TSMC 웨이저자 회장 등 대만 IT 업계 주요 인사들과 만나 AI 및 반도체 분야 협업 방안 등을 논의했다.