• 목록

삼성의 미래는 어떻게 될까? : 초격차-리더의 질문을 읽고.

1.    반도체 왕국, 삼성.

현재 삼성전자는 소위 “반도체 왕국”이라 불리고 있습니다. 삼성 또한 다양한 종류의 반도체를 생산하지만, 생산 제품 중 가장 많은 비중과 매출을 차지하는 부품은 DRAM입니다. 우리가 생각하는 Computing 연산을 요리과정과 비교하자면, DRAM은 “도마” 같은 역할을 수행합니다. 요리를 하는 과정을 컴퓨팅(연산 과정)이라고 생각하면, CPU는 요리사(연산을 하는 주체) 입니다. 요리사가 요리를 하기 위해서는 냉장고(NVM)에 있는 재료(Data)들을 가져와야 합니다. 이 과정에서 도마는 냉장고에 있는 재료들을 잠시 올려두어, 요리를 할 때 좀 더 수월하게 할 수 있는 역할을 하죠. DRAM 또한 이와 마찬가지로 CPU와 저장 장치 간의 속도 차이를 줄여주는 버퍼 역할을 수행합니다. 다다익램(多多益램)이라는 말도, 컴퓨터에 있는 램의 용량이 커질수록 이러한 버퍼 역할을 더욱 잘 해줄 수 있기 때문에 사용되고 있습니다.

2.    발전성(room for further progress)

삼성전자가 80년대 처음 반도체 사업에 진출할 당시, 세계 DRAM업계 1위는 엘피다, 도시바 같은 일본 기업들 이였습니다. 해당 기간만 하더라도, 우리나라의 반도체 및 전자 물리에 대한 연구 능력은 일본, 미국 같은 선진국에게 크게 뒤쳐지고 있었습니다. 90년대 초까지, 세계 최고 반도체 학회인 IDEM, VLSI에 일본인, 미국인 저자들만 있을 정도로 말이죠. 시장 또한 20여개 이상의 반도체 회사들이 서로 경쟁하고 있는 구조로, 절대적으로 삼성에게 불리한 시장이 형성되어 있었습니다. DRAM의 용량이 더욱 커짐에 따라 (4Mb 이상), 커패시터 면적을 확보하기 위해 칩의 유효면적을 증가시키는 방법으로 트렌치(trench) 방식과 스택(stack) 방식이 제안되었습니다. 트렌치 방식은 실리콘 기판에 홈을 형성하여 capacitor를 만드는 방식이며, 이와 반대로 스택 방식은 실리콘 기판 위에 3차원 구조의 커패시터를 쌓아 올리는 방식입니다.

삼성의 이건희 회장은 이러한 중요한 기로에서 통찰 있는 결정을 내리게 됩니다. 바로 “발전성” 입니다. 발전성이란 “현재 사용하는 기술이 계속 발전할 여지가 있는가?”를 따져보는 것입니다. Trench 방식은 stack 방식보다 우수한 품질을 가질 수 있었지만, 다음 세대로 갈수록 실리콘 기판 내에 홈을 파 capacitor를 만드는 것이 stack 방식 대비 훨씬 어려울 수밖에 없습니다. 또한 불량 분석시에도 위와 마찬가지의 어려움을 가집니다. 이건희 회장은 이러한 근거에 따라 stack 구조를 채택할 수 있도록 결정을 내렸으며, 그 후 시장에서 trench방식을 선택한 회사들은 차후 DRAM 치킨게임에서 모두 몰락하였으며, stack 방식을 차용한 삼성, 하이닉스 같은 회사들만 살아남았습니다. 이러한 경험은 사업 및 연구의 방향성에서 해당 기술의 발전성이 얼마나 큰 영향을 미치는 지를 보여줍니다.

3.    시장 성장성 (Market growth)

 비단, 사업에 있어서 결정을 내릴 때, 해당 사업의 시장 성장성 또한 큰 영향을 미칩니다. 시장 성장성이란 해당 기술이나 사업이 시장에서 계속해서 성장할 여지가 있는가를 따져보는 것입니다.  삼성이 처음 반도체 사업을 하겠다고 선언한 이후, DRAM을 주 market으로 선택한 이유는 시장 성장성에 있어서 DRAM이 차지하는 비중이 타 메모리(NOR, SRAM, EEPROM)에 비해 월등히 우월했기 때문입니다.

이와 같은 이유로, 삼성은 2005년부터 설립된 파운드리 사업팀을, 2017년 조직 개편을 통하여 독자적인 사업부로 분리하여 사업 규모를 본격적으로 키우기 시작하였습니다. 이는 차후 비메모리 반도체 산업이 4차 산업혁명을 기점으로 시장이 급격하게 성장할 것을 예견하여 내린 결정이라 생각됩니다. AI, 증강현실, 메타버스 등 급격하게 증가하는 데이터들을 빠른 속도로 프로세싱을 하기 위해서는 소프트웨어도 중요하지만, 이를 실제로 구현할 수 있는 고 성능의 소자들을 물리적으로 만들 수 있는 능력이 필수적이라는 점에서 파운드리 산업은 타 산업 대비 더 높은 시장 성장성을 가지고 있다 말할 수 있습니다. 삼성 자체의 반도체 노하우와 엄청난 규모의 경제를 통해, 삼성전자는 현재 파운드리 시장의 절대 강자인 TSMC에 뒤이어 20% 정도의 시장 점유율을 달성 할 수 있었습니다.

4.    삼성의 미래는? - 파운드리 시장에서의 “발전성”

파운드리 시장에서의 경쟁력은 “공정 미세화” 입니다. 팹리스 고객들이 설계한 칩을 만들기 위해서는 높은 성능의 소자가 필요로 하게 되기 때문이죠. 삼성의 경우 2016년 업계 최초로 10nm 공정 양산을 시작하면서, 경쟁사인 TSMC와 치열한 경쟁을 하고 있습니다. 다만 최근 널리 사용되고 있는 7nm 공정의 수주는 대부분 TSMC가 가져간 것으로 파악이 되고 있습니다. 이는 삼성은 7nm 공정에 EUV(극자외선)를 선택한 반면, TSMC는 multi-patterning을 사용한 기존 ArF 광원을 사용하여 생산 공정을 가동했기 때문입니다. EUV는 신공정이기 때문에, 수율 확보에 어려움을 겪을 수 밖에 없기 때문입니다. 다만 공정이 안정화된 2020년 정도에는 NVIDIA의 GPU 시리즈 및 퀄컴의 새로운 AP를 전량 수주하는데 성공하면서 TSMC와의 점유율 격차를 조금씩 줄이고 있습니다.

 삼성은 후발주자로써 여러가지 혁신적인 모습을 보여주고 있습니다. 이는 2021년 삼성 파운드리 포럼에서 공식적으로 GAA 구조 도입을 파운드리에 적용한다 밝힌 것과 일맥상통합니다. GAA 구조를 도입함으로써 현재 FinFET의 이론적 한계라고 말하는 3nm 공정의 transistor보다 더욱 향상된 소자 성능을 보일 것으로 기대되며, 다수의 언론에서는 삼성의 key-changer라고 말하고 있습니다. 앞서 말씀드린 “발전성” 측면에서 보자면, 기존 FinFET 기술 대비 더욱 높은 발전성을 가지고 있다고 말할 수 있습니다. 다만, 마냥 새로운 기술을 적용하는 것은 앞서 말씀드린 EUV의 사례처럼 위험성을 가지고 있습니다. 당장 올해 apple silicon의 전 물량을 TSMC가 수주한 것도 , 고객사의 입장에서 삼성 신공정의 불확실함을 우려하여 내린 선택일 것입니다.

 본 책에서 권오현 회장은 합리적인 판단 및 혁신과 도전이 초 격차를 만들 수 있다고 말합니다. 삼성의 GAA선택은 혁신과 도전으로 대표되는 기업의 가치를 이은 것으로 생각됩니다. 다만, 해당 공정의 선택이 합리적인 판단이 될 지는 아직 잘 모르는 상태입니다. DRAM에서의 선택이 현재의 메모리 업계 1위인 삼성을 만든 것 처럼, 파운드리 공정에서의 선택 또한 삼성의 올바른 선택이기를 바라는 바 입니다.