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반도체 산업 읽기 목차
0. 반도체 개념
- 반도체란 무엇이며, 어떤 배경에서 탄생한 제품인가?
- 반도체 제품에는 어떤 종류가 있으며, 각각이 작동하는 원리 또는 역할은 무엇인가?
1. 수요 산업
- 반도체가 적용되는 수요 산업에는 어떤 산업이 있나?
- 각 산업 별 성장률 및 성장 Driver는 무엇인가?
2. Value Chain
- 반도체 R&D ~ 판매까지의 Value Chain은 어떻게 되는가?
3. 국내외 주요 플레이어
- 글로벌 Top Player는 어떤 업체이며 각 업체 별 사업 현황은 어떻게 되는가?
4. 최근 산업 변화, 주요 이슈
- 최근 반도체 산업에 변혁을 일으킨 기업의 전략적 의사결정에는 무엇이 있을까?
0. 반도체 개념
반도체는 부품이다. 부품은 그 자체로 쓰이지 못하고 어떤 제품(시스템 혹은 세트) 내에서 사용된다. 시스템이 추구하는 바가 그 부품인 반도체의 탄생과 발전을 가져왔고, 앞으로 나올 새로운 시스템은 반도체의 변화를 요구하고 있다 -
출처: https://news.skhynix.co.kr/post/rino-choi-column-4
위는 반도체의 쓰임, 그리고 의미에 대해 가장 잘 보여주는 인용구라고 생각한다. 반도체가 일개 부품이며, 삽입될 시스템/제품의 일부분일 뿐이라면, 왜 그렇게 중요한 산업으로 각광 받는 것일까?
반도체 기술 발전은 스위치 역할을 하는 트랜지스터를 더 작게, 더 많이, 전력 소모를 줄이며 만드는 게 핵심이다. 현재 반도체 공정에는 입체구조 공정인 ‘핀펫(FinFET) 기술’을 쓰는데 평판 트랜지스터보다는 효율이 높지만, 초미세공정으로 진화하면서 한계를 드러냈다. 이를 해결하기 위한 기술이 전류가 흐르는 채널을 4면으로 둘러싸는 GAA 구조다. 삼성은 20년 이상 GAA에 투자해왔다.
출처 : 오피니언뉴스(http://www.opinionnews.co.kr)
결국 반도체의 기술 발전은 반도체가 삽입되는 하드웨어, 시스템 구동을 "효율화", "최적화"하기 때문에 중요하다는 것이다. 효율화, 최적화의 영역은 다양하다. 전력이 될수도 있고 공간 활용이 될수도 있을 것이다.
현재 일상에서, 또는 공식 석상에서 "반도체"라 함은, 직접회로의 형태로 특정 기능을 수행하는 전기 회로 구성을 위해 반도체 소자를 하나의 칩에 구현한 것으로 볼 수 있다. 그리고 반도체 제품은 수행하는 기능에 따라 크게 메모리, 비메모리로 나뉜다.
메모리 반도체 : 데이터 저장 역할 수행
> RAM (Random Access Memory) : 휘발성 메모리로, 전원 꺼질 시 정보 날아가며, 정보 기억 방식에 따라 DRAM, SRAM으로 구분
- DRAM (Dynamic Random Access Memory) : 기록된 내용을 유지하기 위해 계속 재충전하는 방식 채택하는 RAM
* 간단한 구조, 저렴한 가격, 높은 전력 효율로 주기억장치로 사용
* SRAM 대비 속도는 느리나, 구조가 간단해 집적도를 쉽게 높일 수 있으며, 낮은 가격으로 대용량 장치에 탑재
- SRAM (Static Random Access Memory) : 전원 공급 시 기록된 정보는 그대로 보존되는 RAM
* 복잡한 구조로 인한 집적도 향상 어렵고 높은 가격대로 대용량 장치 용도로 활용하기 어려움
> ROM (Read Only Memory) : 비휘발성 메모리로 전원이 날아가지 않으며, 메모리 셀의 배열 방식에 따라 NAND, NOR 플래시로 구분
- NAND Flash: 직렬 방식으로 셀을 연결하는 ROM
* 셀이 직렬로 연결되어 셀에서 순차적으로 데이터를 읽어내는 방식 채택함에 따라, 읽기 속도가 느림
* USB, 스마트폰, 애플 에어팟 등 이동식 저장매체 또는 모바일 디바이스에 활용됨
- NOR Flash: 병렬 방식으로 셀을 연결하는 ROM
* 병렬 방식으로 연결되어, Random Access 읽기 방식을 채택함에 따라, 읽기 속도가 빠름
* 그러나, 읽는 것만 빠르고 그 외의 작업은 느리다는 단점으로 현재는 NAND를 사용하는 경우 대부분
비메모리 반도체 : 연산, 논리 회로 구성, 신호 변환, 센서 역할 수행
> MPU :시스템 제어를 위한 부품으로, 각종 전자제품 작동에 필요한 명령어에 기반해 작동
- CPU (Central Processing Unit) : 컴퓨터의 중앙처리 장치로, 기억, 연산, 제어 등 수행
* 개별적 작업을 신속하게 처리하는 데에 특화된 장치
- GPU (Graphic Processing Unit) : 딥러닝, 비디오 프로세싱, 컴퓨팅 등 대규모 연산 활동 수행
* CPU가 탑재된 하드웨어에 추가로 포함되기도 함
> Logic IC : 컴퓨터가 인식 가능한 디지털 신호에 대해 연산, 기억, 전송, 변환 등 기능 수행
- (대표) AP : 모바일 통신기기에서 연산, 제어 기능을 담당하는 장치
> Analog IC : 빛, 소리 등 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸거나 관리하는 기능 수행
- (대표)Image Sensor
반도체 주요 수요 산업
반도체 주요 수요 산업은 스마트폰, 가전, PC, 무선통신 인프라, 서버, 자동차, 산업용 장비 등이 있다. 그 중, 가장 성장률이 높은 섹터는 연평균 14% 성장률이 관측되는 자동차, 연평균 13% 성장률이 관측되는 데이터 센터 분야이다.
각 섹터 별 시장 성장은 서로 다른 Driver에 의해 견인된다. 특히 자동차는 전장화, 자율주행 기술 구현에 따라 자동차 당 반도체가 차지하는 원가의 비율이 '14년 ~ '21년 사이 약 2배 성장했다. 그리고 데이터센터용 반도체의 경우 전세계적인 클라우드 전환, 클라우드 기반의 서비스 제공량 증가, 더욱 고성능의 분석 기능을 뒷받침하는 프로세서에 대한 수요가 계속되며 빠르게 성장 중이다.
반도체 산업 Value Chain
그렇다면 이렇게 수많은 반도체 제품들이 생성되기 위해 어떤 프로세스를 거칠까? front-end, back-end라고 어렵게 표현되어 있지만 우리나라 말로 하면 설계, 전공정 (제조), 후공정 (제조) 과정 3가지 큰 프로세스를 거쳐 반도체는 생산된다. 흔히들 8대 공정이 선공정, 후공정 프로세스에 녹아들어있다.
다른 자료에서도 주요 골자는 같다. 위 자료에서는 조금 다르게 IC fabrication, IC sealing test로 구분했지만, 결국 두 큰 단계 안에 8대 공정이 녹아 들어있는 것이다. wafer inspection, multiple cleaning ~ 부터가 이전 자료에 의하면 후공정에 해당하는 과정이다. 좀 더 세부적으로 반도체의 제조 과정은 웨이퍼 제조, 산화, 포토, 식각, 패키징, EDS, 금속배선, 증착 & 이온주입 8개 공정으로 이루어져 있는데, 반도체는 R&D 및 제조 기술에 의해 경쟁력이 결정되는 만큼, 각각의 공정이 의미하는 바를 간단히 짚고 넘어가보자.
전공정 (Front-end, Wafer Fabrication) - 6개 공정
1. 웨이퍼 제조: 실리콘 원료를 기둥 형태로 만들고, 절단하고, 표면을 연마해 반도체의 주재료를 만드는 과정
2. 산화: 타 이물질의 개입을 막기 위해 실리콘 웨이퍼 표면에 보호막 (산화 막) 을 씌우는 과정
3. 포토: 원하는 형태의 설계 회로 구현을 위한 "틀"을 만드는 과정
4. 식각: 물질을 의도한 곳 (틀 내외)에 주입하기 위해 특정 영역을 제거해내는/파내는 과정
5. 증착: 회로 간 구분, 연결, 보호를 위한 박막을 만들어 씌우는 과정
6. 배선: 적층된 반도체 소자, 전원을 연결하기 위해 전선을 연결하고 납땜하는 과정
후공정 (Back-end, Assembly & Test) - 2개 공정
1. 테스트: 온도, 속도, 동작 3가지 관점에서 제조된 웨이퍼 (즉, 웨이퍼에 포함된 수많은 칩들)의 성능을 테스팅하는 과정
* EDS 공정이라고도 칭함
2. 패키징: 웨이퍼 테스팅 과정에서 양품으로 판정된 칩에 대해 기판이나 전자기기에 장착될 수 있는 형태로 패키징하고, 테스팅하는 과정
* 방식에 따라, 웨이퍼를 칩 단위로 잘라 원하는 만큼 패키징하거나, 웨이퍼 레벨로 패키징 후 나중에 자르기도 함
출처: sk hynix, samsung 뉴스룸
반도체 산업 국내외 주요 플레이어
기술 집약적이고, 복잡도가 높은 만큼 각 공정을 최적화하고, 최적의 소재를 연구 개발하는 역량은 특정 기업이 독점하기 쉽지 않다. 이에 따라서, 반도체 Value Chain이 완성되기 위해서는 다수의 플레이어 간 파트너십, 거래가 필수적이다.
IDM 주요 플레이어 및 핵심 성공 요인
그런데, 메모리 반도체 섹터의 경우 비메모리에 비해 상대적으로 제조 중심적, 성숙된 시장으로 모든 Value Chain 프로세스를 통합하여 수행하는 플레이어가 존재한다. 대표적으로, 삼성, 인텔, SK 하이닉스, 등 메모리 반도체 분야 선도업체가 대표적인 IDM 플레이어이다.
최근까지, IDM 플레이어의 경쟁력을 가르는 주요 요인은 셀 디자인의 미세화였다. 여기서 말하는 셀은 트랜지스터로, 트랜지스터의 크기를 줄이거나 회로의 선폭을 줄이는 방법론을 미세화라 칭해왔다. 미세화가 중요한 이유는 공급자 관점에서는 제품의 집적도를 높임에 따라 낮은 원가에 고용량의 높은 성능의 제품을 제공하는 등 경쟁력을 취할 수 있기 때문이다.
그러나, 트랜지스터 간 간격 확보가 어려워짐에 따라 전류 간섭 현상 등 부작용이 발생함에 따라, 제조사들은 다른 최적화 방안을 고안 중인데, 이는 트랜지스터의 크기 또는 선폭을 줄이는 것이 아니라, 패키징의 방향을 조정하는 접근 방식이다. 명칭은 3D DRAM로, 이는 기존은 수평으로 적층했던 트랜지스터 묶음을 수직으로 적층하는 방식으로, SK하이닉스, 마이크론이 이를 선제적으로 시도한 기업으로 알려진다.
종합하자면, IDM (종합반도체업체)의 경우, 설계 ~ 제조까지의 과정을 최적화하여 원가경쟁력을 갖추고 불량 발생 수준을 최소화하여 생산 수율을 최대화하는 데에 초점을 두는 메모리 반도체 선도사가 중심이 된다. 이에, 원가 및 생산 공정 최적화 달성이 최우선시되는 만큼 이를 뒷받침하는 선행/후행 공정 기술 연구 개발 능력, 설비투자 능력이 중시되는 시장으로 볼 수 있다.
Fabless, Chipless 주요 플레이어 및 핵심 성공 요인
Fab는 Fabrication의 약자이다. 앞선 자료에 언급되었듯, "IC Fabrication"은 제조 단계를 의미하는데, 이에 -less가 붙어 제조과정에만 참여하지 않고 나머지 설계, 판매 단계에는 직접 참여하는 플레이어로 대표적으로 엔비디아, AMD가 있다. 그리고 Chipless의 경우, 위 통계에는 보이지 않지만 오로지 설계에만 참여하는 기업으로, 대표적으로 ARM이 있다.
애플이 모바일 AP 등 반도체를 자체 설계해 자사 제품에 탑재하는 이유는 삼성전자뿐만 아니라 화웨이, 샤오미, 오포, 비보 등 경쟁업체들이 저렴한 가격을 앞세워 기존의 중저가폰뿐만 아니라 프리미엄폰에도 도전해 제품 차별화가 필요하기 때문이다.
애플은 이들 업체에 대응하기 위해 자사 프리미엄폰 성능을 높이고, 특화된 기능을 부각시키기 위해 자체 제작한 시스템반도체를 장착하고 있다. 중국 업체들의 스마트폰이 전력 소모와 발열이 많은 범용 AP와 반도체를 사용하는 것과 달리 애플은 빠른 연산과 적은 전력을 소모하는 AP와 CPU 등 시스템 반도체를 탑재하고 있다.
애플은 자사 디바이스들에 특화된 반도체 칩을 모두 자체 개발하였고, 이들 칩은 전력 소비, 발열, 배터리 효율, AI 연산에서 월등한 성능을 보였다. 현재 세계 반도체 설계 1위 기업은 애플이라 할 정도로 압도적인 기술력을 과시하고 있다. 긱벤치 5(Geekbench5)의 성능 테스트 결과 갤럭시 S23 울트라는 싱글코어 1,489점, 멀티코어 4,584점으로 아이폰 14프로의 1,874점, 5,384점에 비해 각각 27%, 18% 뒤진 것으로 나타났다[5].
애플은 매년 반도체 신제품을 발표하고 신형 아이폰에 탑재했다가, 그다음 해에는 저가형에 탑재하는 전략을 구사하고 있다. 소비자들은 1년만 지나면 저렴한 가격으로 탁월한 반도체 칩 성능을 구매하는 셈이다. 2021년 출시한 아이폰 13에 탑재했던 AI5 바이오닉 반도체 칩을 2022년 아이폰 저가모델 SE3에 장착했다. 가격은 64GB 메모리 기준 420달러이며 5G 서비스가 가능하다. 아이패드 5세대 모델은 2021년 아이패드 프로에 탑재되었던 M1칩이 장착되었다.
그동안 인텔 CPU가 탑재된 구형 모델인 맥북과 맥미니에서는 아이폰용으로 만들어진 애플 앱스토어 앱을 다운로드 받을 수 없었는데, M1칩이 탑재된 신형 컴퓨터로는 가능하다. 이러한 연결구조를 통해 스마트폰, 태블릿PC, PC, 노트북 등 여러 제품의 판매가 계속 증가하는 선순환 구조가 정책되는 애플 생태계가 완성되었다[6]. 이는 반도체를 자체 설계하고 하드웨어와 소프트웨어 경쟁력을 모두 구비한 애플만이 가능한 사업전략이다
출처 : 애플의 반도체 내재화 전략 (https://ettrends.etri.re.kr/ettrends/202/0905202010/0905202010.html)
Fabless, Chipless 비즈니스의 탄생은 메모리 반도체와는 상이한 비메모리 반도체의 특성에 기인한다. 비메모리 반도체 수요 산업/용도에 맞게 제품 니즈가 다변화 되어 있는 설계 중심 산업이라는 데에 있다. 이에 따라, 무엇보다 HW 제조사의 요구 사항에 부합하는 스펙의 반도체를 설계하는 역량이 중요하며 이를 IP의 형태로 라이선싱아웃 하는 형태를 띈다.
애플이 영국 반도체 기업 ARM과 기술 협약을 2040년 이후까지 연장했다. 이를 통해 애플은 자체 프로세서 제작과 관련해 ARM의 설계도 접근권을 확보함으로써 장기적인 칩 개발 안전장치를 마련하게 됐다.
CNBC는 6일(현지시간) ARM이 미국 증권거래위원회(SEC)에 제출한 IPO 공모 문서를 통해 “애플과 2040년 이후까지 이어지는 계약을 체결했다”고 밝혔다고 전했다.
ARM은 세계 최대 반도체 설계기업으로, ARM의 설계도는 아이폰을 포함해 거의 모든 스마트폰의 반도체 생산에 사용된다. ARM에 따르면 지금까지 자사 설계도를 통해 출하한 반도체는 전 세계 2500억개에 달한다.
이번 계약으로 애플은 2040년 이후에도 아이폰과 맥에 투입하는 칩의 핵심 IP인 ARM 아키텍처를 이용할 수 있게 됐다. ARM으로서도 중요한 파트너 중 한 곳을 20년 이상 고객으로 확보할 수 있게 됐다.
1990년에 설립한 ARM은 2007년 아이폰이 출시 이후 비약적으로 성장했으며, 애플 외에도 삼성전자, 엔비디아, 퀄컴 등 반도체를 설계하는 대부분 기업을 고객으로 두고 있다.
출처 : AI타임스(https://www.aitimes.com)
대표적인 사례가 ARM이다. ARM은 CPU 아키텍처 사용을 위한 라이선스 계약으로 수입을 발생시킨다. 해당 표준 설계에, 커스텀 설계를 더해 최적화된 칩을 개발하는 것이다. ARM은 애플 뿐만 아니라 아마존, 구글, 삼성전자, 엔비디아 등 기업에 로열티 수익을 수취하고 있고, 현재 모바일 AP (애플리케이션 프로세스) 설계 시장 90%를 점유 중이다.
커스텀 설계의 중요성, 니즈는 애플이 반도체 설계 역량을 내재화한 것을 통해 재확인할 수 있다. 과거에는 인텔의 설계에 의존했으나, 공급망 안정성 및 제품 성능 향상을 위해 공격적 R&D 투자 및 M&A를 감행했다.
Foundry 주요 플레이어 및 핵심 성공 요인
제조 공정 운영에는 막대한 투자 및 비용 리스크가 발생함에 따라, Fabless, Chipess 업체들은 TSMC, 삼성전자 등과 같은 업체들에 위탁 생산을 맡기게 된다. (위는 '22년 자료로, 삼성전자의 '24년 기준 점유율은 9%, TSMC가 64.9%로 독주 하고 있는 상황)
삼성전자의 경우, Foundry, IDM에 모두 해당한다. 둘의 차이점은 Foundry사업은 외부 고객을 위한 공정 개선, 최적화가 이루어져야 한다는 점이다. 그러다보니, 고성능, 저전력 반도체를 생산해낼 수 있는 미세공정을 연구 개발하는 것, 더 나아가 안정적 수율을 구현하는 것이 가장 중요하다.
- TSMC는 NVIDIA향 4nm GP GPU와 Apple의 iPhone15 Series향 3nm AP 출하량 증가에 힘입어 ASP 상승세
- 경기 침체에 따른 수요 감소와 중국 업체들의 공격적인 가격 인하로 인하 기타 Foundry 업체들의 ASP는 하락세
- TSMC는 23년 iPhone 15향 A17 Pro AP의 Wafer는 N3B (Baseline) 공정으로 EUV Layer 26번 적용
- 올해 출시될 iPhone 16용 A18 AP는 EUV Layer 21번 적용한 N3E를 적용할 경우 Apple향 Wafer ASP는 크게 하락 예상
파운드리 업체의 공정을 거친 제품은 삼성전자가 아닌 엔비디아, AMD같은 업체의 대형 고객 (예, 애플)에 특정 모델에 탑재될 목적으로 유통되기 때문에 더욱 높은 신뢰를 요한다고 볼 수 있다. 이에 따라 단순히 선도적인 공정 기술을 개발하는 것을 넘어서, Fabless, Chipless 업체와 긴밀한 협업을 통해 신규 설계된 제품을 최적으로 생산 가능한 방안을 적극 모색한다.
OSAT (Outsourced Assembly and Test) 주요 플레이어 및 핵심 성공 요인
OSAT 비즈니스의 경우, 국내에 선도사가 있는 것은 아니지만 메모리 제품의 미세 공정화 한계가 드러남에 따라 첨단 패키징의 중요성이 증대되고, 비메모리 특성성 상 고도의 패키징 기술이 요구됨에 따라 더욱 주목 받고 있다.
대만 반도체 패키징 전문기업 ASE가 미국과 멕시코에 대규모 반도체 패키징 공장을 신설한다. 일본에 추가 시설 투자 계획도 검토되고 있다.
엔비디아와 애플, 인텔과 AMD 등 주요 고객사의 첨단 반도체 수요 증가에 대응하는 한편 미국 정부의 지원 가능성도 염두에 둔 것으로 해석된다.
닛케이아시아는 26일 ASE가 미국 캘리포니아에 2번째 반도체 테스트 공장 신설을 결정짓고 7월 중 투자 규모를 비롯한 세부 내용을 정식 발표할 것이라고 보도했다.
ASE는 멕시코에도 이미 공장 부지를 매입해 반도체 패키징 및 테스트를 진행하는 설비를 구축하겠다는 계획을 두고 있다.
우티엔 ASE 최고경영자(CEO)는 이날 연례회의를 마치고 외신 기자들에 이러한 소식을 전하며 글로벌 고객사들의 수요에 적극 대응하겠다는 방침을 전했다.
그는 ASE가 일본에서도 충분한 부지를 확보할 수 있다면 반도체 패키징 및 테스트 설비를 증설할 것이라며 공격적인 투자 기조를 이어가겠다고 강조했다.
출처 : Business Post (https://www.businesspost.co.kr/BP?command=article_view&num=356852)
파편적으로 후공정의 패키징, 테스팅 단계에만 관여하는 만큼, 앞선 Value Chain에 참여하는 플레이어로부터 하청을 받아 작업을 진행한다. Fabless, Foundry, IDM 업체들의 요청에 의해 패키징, 테스팅을 진행하게 된다.
AI 반도체 시장이 급성장하면서 반도체 패키징과 테스트의 중요성이 부각되고 있다. 반도체 공정이 미세화되고 생산 비용이 증가하면서 고성능 반도체를 생산하는 데 한계에 이르자, 여러 개의 반도체를 연결하는 패키징 기술이 대안으로 떠오른 것이다. 시장조사업체 페어필드에 따르면, 반도체 패키징 시장은 매년 10% 이상 성장을 이어가 오는 2030년 900억달러(약 120조원) 규모로 확대될 전망이다.
첨단 반도체 패키징 수요에 따른 수혜는 TSMC와 ASE 등 대만 기업들이 독차지하고 있다. 엔비디아와 AMD 등 AI 가속기 생산을 사실상 독점하고 있는 TSMC는 수주 물량 확대에 대응하기 위해 CoWoS 패키징 생산 능력을 전년 대비 2배 수준까지 늘릴 계획이다.
이를 위해 TSMC는 최근 대만 남서부에 2곳의 패키징 공장 신설 계획을 밝혔다. 제1 패키징 공장 건설 현장에서 유적지가 발굴돼 공사가 중단됐지만, 신규 부지를 곧바로 물색해 기존 시설투자 계획을 이어갈 방침이다. TSMC는 내년에도 CoWos 관련 시설투자를 확대할 것이라고 밝혔다.
엔비디아, 퀄컴, 인텔, AMD 등 글로벌 반도체 기업들을 고객으로 두고 있는 ASE도 주문량 증가에 시설투자를 늘리고 있다. 시장조사업체 IDC에 따르면 ASE는 반도체 패키징 및 테스트 분야 시장 점유율 1위(27.6%) 기업이다. ASE는 증가하는 수요에 대응하기 위해 이번 투자를 결정했다고 설명했다.
출처 : Chosun Biz (https://biz.chosun.com/it-science/ict/2024/07/04/2MJHOGOYUJATNO6U5QPZSB5H44/)
Foundry 와 유사하게, OSAT 비즈니스의 경우에도 고객의 특수한 요청에 따른 패키징/테스트를 안정적으로 진행해 신뢰를 확보하는 것이 중요하다. 이에 따라, 첨단 패키징 기술 (예, 3D 적층 패키징, 팬아웃 패키징, 등)을 응용처 (컴퓨팅, 5G 통신, 자율주행 등)에 맞게 구현하고, 해당 기술을 구현 가능한 첨단 설비를 도입하고 전방 산업 제품의 수요 증가에 발맞출 수 있는 capa 를 마련하는 것이 핵심적인 성공 요인으로 꼽힌다.
최근 산업의 변화, 주요 이슈
"전방 산업의 반도체 시장 진출"
또한, 엔비디아는 스타트업 인큐베이터 프로그램인 'Inception'을 통해 수천 개의 기업을 지원하며, 해당 기업에 하드웨어에 대한 '우대 가격'을 제공하고, 클라우드 크레딧도 지원하고 있다.
스타트업 인수도 늘리고 있다. 지난 한 해 동안 이뤄진 인수 건수는 앞선 4년 건수보다 많다. 엔비디아는 2024년 이스라엘 AI 워크로드 관리 플랫폼인 런에이아이(Run:ai)에 이어 네뷸론, 옥토AI, 브레브데브, 쇼어라인아이오와 같은 AI 소프트웨어 기업도 인수했다.
이 같은 엔비디아의 움직임은 현재 주요 고객인 마이크로소프트(MS), 아마존, 구글의 자체 칩 개발에 대응하기 위한 것으로 보인다. 매출원 다변화가 필요하다는 분석이다. 이들 기업은 엔비디아 GPU에 대한 의존도를 줄이기 위해 자사 맞춤형 칩 연구에 힘을 쏟고 있다. FT는 "이는 향후 소규모 AI 기업이 엔비디아의 주요 수익원이 될 수 있다는 의미"라고 짚었다.
일각에서는 AI 산업에 대한 이 같은 엔비디아의 영향력을 우려하는 목소리도 나온다. 미국 연방거래위원회 전 위원장 빌 코바시치는 "경쟁 당국은 이러한 대규모 투자가 '독점적 독점'을 달성하기 위한 것인지 조사하고자 할 것"이라고 말했다.
출처 : 조선일보 (https://m.joseilbo.com/news/view.htm?newsid=533611#_enliple)
각종 AI 기술 보유사들이 반도체 설계 시장에 뛰어들고 있다. 그 이유는 복합적이겠지만, 가장 큰 이유는 제품 수급 불안정성 탈피, 성능 관점에서 향상된 AI 반도체를 탑재하여 신제품의 성능을 향상시키기 위함인 것으로 보인다.
삼성전자와 애플이 올해 3분기 글로벌 시스템 반도체 수급 난항에 나란히 ‘쓴 맛’을 봤다. 다만 양사 모두 주력제품이 시장의 호평을 받으며 선방했다.
1일 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면 올해 3분기 글로벌 스마트폰 출하량은 3억4200만대를 기록한 것으로 나타났다. 업체별로는 Δ삼성전자(6900만대) Δ애플(4800만대) Δ샤오미(4440만대) Δ오포(3810만대) Δ비보(3370만대) 순이었다.
올해 3분기 스마트폰 출하량은 신제품이 출시되지 않아 비수기인 직전분기 대비로는 6% 성장했으나, 전년동기 대비로는 6% 감소했다.
지난해 3분기보다 출하량이 줄어든 가장 큰 이유는 세계를 강타한 ‘시스템반도체 부족’ 때문으로 분석된다. 실제로 글로벌 출하량 1, 2위인 삼성전자와 애플 역시 올해 3분기 실적 발표에서 이같은 어려움을 토로한 바 있다.
삼성전자 측은 2021년 3분기 실적발표 콘퍼런스콜에서 “3분기에 (반도체) 부품 공급 이슈가 상당한 영향이 있었다”며 “단기간에 이 문제가 해소되기는 어려울 것 같아 올해 4분기에도 영향이 있을 것으로 본다”고 어려움을 겪고 있다는 사실을 인정했다.
애플 역시 마찬가지다. 팀 쿡 애플 최고경영자(CEO) 역시 아이폰이 월가의 예상 매출액을 하회한 것에 대해 “반도체 공급탓”이라며 “공급 차질은 산업계 전반의 칩 부족과 코로나19와 관련한 동남아시아의 생산 차질 때문”이라고 설명했다.
출처 : 동아일보 (https://www.donga.com/news/It/article/all/20211101/110009506/1)
반도체의 공급망 불안정은 다양한 원인에 의해 초래되는데, 위 기사처럼 부품 공급 이슈가 있을수도 있고, 제조사 측에서의 생산 capa가 부족할수도 있고, 과다한 재고자산을 떨쳐내려던 제조사 측이 미래 수요를 보수적으로 예측하는 바람에 발생한 수요에 충분히 대응하지 못했을 수도 있다. 이와 같은 경우, 위 기사처럼 신제품이 출시되지 못할수도 있고, 품귀 현상에 가격이 치솟아 원가 경쟁력을 상실할 수도 있다.
마이크로소프트(MS)가 자체 개발한 AI 반도체 '코발트 100'을 내주 출시한다고 정보통신(IT) 전문 매체 테크크런치가 16일(현지시간) 보도했다.
'코발트 100'은 MS가 지난해 11월 공개한 고성능 컴퓨팅 작업용 중앙처리장치(CPU)로, 클라우드 서비스에서 더 높은 효율성과 성능을 내도록 설계된 제품이다.
MS는 다음 주 개최하는 자사의 연례 개발자 회의 '빌드'(Build)에서 '코발트 100'을 고객들에게 출시할 것으로 알려졌다.
MS의 AI 및 클라우드 컴퓨팅 담당 부사장인 스콧 거스리는 "코발트 100은 시장에 나와 있는 다른 암(ARM) 기반 칩보다 40% 더 나은 성능을 제공할 것"이라며 아마존의 '그래비톤'을 사실상 겨냥했다.
이에, 여러 디바이스 제조사, 클라우드 서비스 제공사 등은 자체 AI 반도체를 설계하고자 나섰다. 심지어 마이크로소프트의 경우, 신규 출시된 CPU가 Chipless 업체인 ARM 기반의 표준 아키텍처가 아닌 자체 개발 아키텍처를 활용함을 밝혔고, 이를 통해 40%의 클라우드 컴퓨팅 성능 향상을 구현할 것이라 예고했다.
"메모리 반도체의 비메모리화"
이는 최근 DRAM 시장의 변화를 이끈 HBM (High Bandwidth Memory)와 관련이 있다. 앞서 언급된 3D DRAM은 트랜지스터를 수직으로 적층하는 구조라면, HBM은 다이를 단위로 하는 완제품을 수직으로 적층하는 구조를 갖고 있다.
이 같은 변화에 대해 김우현 SK하이닉스 CFO(최고재무책임자)는 지난해 4분기 실적발표 콘퍼런스콜에서 “AI로 인해 반도체 특성이 다변화되면서 메모리 산업의 본질이 변화하고 있다”면서 “메모리 산업의 예측력이 높아지고, 나아가 메모리 사이클의 진폭이 줄어들 것”이라고 봤다.
이와 함께 고객사의 니즈도 HBM 생산방식 진화의 한 요인이다. 엔비디아와 AMD 등 주요 AI 반도체 업체들은 각 칩 특성에 맞는 맞춤형 HBM을 원한다. AI 칩의 초점이 속도라면 HBM은 대역폭에 초점을 둬 양산되며 전력 소비 대비 속도를 원한다면 전성비에 중점을 둔 HBM이 양산되는 방식이다.
이에 따라 양사는 HBM4부터 맞춤형 서비스를 시작할 것으로 보인다. 이미 SK하이닉스는 HBM4(6세대)부터 커스텀화를 선언했다. 반면 삼성전자는 맞춤형 HBM으로 진출 의사를 드러냈지만, 로드맵은 공개하지 않았다. 다만, 업계에서는 삼성전자도 HBM4부터 고객 맞춤형으로 제작할 것으로 보고 있다.
출처 : 브릿지경제 (https://www.viva100.com/20240507010001765)
HBM은 대량의 데이터를 동시에 빠르게 처리해야 하는 AI 칩을 뒷받침하기 위해 고안되어, 소품종 대량생산 체제를 띄었던 DRAM과 달리 제조사 별 커스텀 제품을 공급하는 방식이다. 설계~판매까지 직접하는 기존 업태가 Fabless나 Foundry처럼 클라이언트의 요청에 따라 위탁 설계, 생산을 진행하여 엔비디아, AMD와 같은 AI 칩 설계사에 제품을 공급하는 방식을 취하는 방식으로 변화하는 것이다.
7일 CES 2025가 정식 개막한 미국 라스베이거스 퐁텐블루 호텔에서 기자 간담회를 가진 젠슨 황 엔비디아 최고경영자*(CEO)는 “삼성전자의 고대역폭메모리(HBM)은 새로운 디자인(new design)이 필요하다”고 말했다. HBM을 생산하는 삼성전자·SK하이닉스·마이크론 3개사 중 유일하게 지금까지 엔비디아의 테스트를 통과하지 못한 삼성전자가 어려움을 겪고 있는 것이냐는 질문에 이 처럼 답한 것이다. 그동안 삼성전자 HBM이 테스트를 통과하지 못하는 이유로 다양한 추측이 나왔었지만, 젠슨 황이 삼성전자 제품의 ‘설계 문제’를 직접적으로 언급한 것은 이번이 처음이다.
◇삼성 새로운 설계 필요
젠슨 황은 지난 1년 간 삼성전자 HBM에 대한 질문을 받을때마다 곧 테스트가 통과될 것 같다는 투로 말을 해왔다. 지난해 3월 엔비디아의 연례 행사 ‘GTC 2024’에서도 기자들에 “삼성전자 HBM을 테스트중”이라고 했었고, 현장에 차려진 삼성전자 부스를 찾아 ‘젠슨 승인(Jensen Approved)’라는 사인을 남기며 기대감을 높여 왔다. 하지만 그 후 1년 가까운 시간이 지났음에도 삼성전자 HBM의 납품을 받기 시작했다는 소식은 나오지 않았고, 이번 간담회에서 삼성전자 HBM이 재설계가 필요할 정도의 난관에 봉착해 있다는 점이 다시 한 번 확인된 셈이다.
다만 황 CEO는 여전히 삼성전자와의 협력 가능성을 긍적적으로 보고 있다고 부연설명에 나섰다. 그는 “한국 사람들이 이 문제에 조급해하는 것을 알지만, 새로운 디자인에는 시간이 걸린다”며 “하지만 그들은 충분히 해낼 수 있고, 현재 문제를 해결하는데 전념하하고 있다. 그들은 현재 약간의 어려움을 겪고 있지만, 반드시 회복할 것이라 확신한다”고 했다. 그는 “삼성전자는 HBM을 개발한 업체일 뿐아니라, 우리 회사에 첫 HBM을 공급하기도 한 회사”라며 “그들은 분명 성공할 것”이라고 재차 강조했다.
출처 : 조선일보 (https://www.chosun.com/economy/tech_it/2025/01/08/KTDHYZ3Z3ZE25AHEJTDRGHRRAQ/)
최근 삼성전자의 저성과, 주가 폭락과도 연관 있는 분야이다. 전통적 DRAM 강자였던 삼성전자는 부진한 HBM 연구로 전세계 AI 반도체 시장의 90% 이상을 차지하는 엔비디아과 공급 계약을 맺지 못했다. 이는 2025년 생산분까지 공급 계약을 맺은 SK 하이닉스와 굉장히 대조적인 상황인 것이다.
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