□ 글로벌 메모리반도체 시장 불황…반등의 기회 대비한 준비 필요
ㅇ 글로벌 인플레이션 우려, 각국의 금리 인상 등으로 거시경제 환경이 악화한 가운데 메모리 반도체 시장에서도 수요가 부진하며 판매량？가격 하락과 함께 성장 둔화
- (메모리 반도체 시장 둔화 및 리스크 요인) 러시아-우크라이나 전쟁 장기화, 중국의 코로나 재확산에 따른 도시 봉쇄와 물류난, 경기 둔화에 따른 PC？스마트폰 등 IT 제품 구매 심리 위축, 공급 과잉과 재고 증가 등
- (가격 내림세) 디램익스체인지에 따르면 10월 D램 PC 범용제품의 평균 고정거래가격은 2.21달러로 전월 대비 22.46% 하락. 낸드 역시 메모리카드？USB 향 범용제품(128Gb 16Gx8 MLC)의 경우 평균 고정거래가격이 4.14달러로 전월 대비 3.73% 감소
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- (수요 대비 공급 과잉) ’22.4분기 메모리 반도체 수급 전망(수요 대비 공급, Gartner, ’22.9월): (D램) 108.0% (낸드플래시) 115.1%
- (전망) 세계반도체시장통계기구(WSTS)는 2023년 글로벌 메모리반도체 시장 전망치를 수정？발표(’22.8):성장률 3.4%(6월 전망)→성장률 0.6%(8월 수정 전망)
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ㅇ 불확실한 경제 상황이 잔존하면서 ’23년에도 글로벌 경기침체가 이어지고 PC？스마트폰 등 소비자 가전 수요가 여전히 침체, 메모리 반도체 산업 불황은 지속 전망
ㅇ 하지만 디지털 전환 시대를 맞아 메모리는 IT 시스템에 필수 불가결한 제품이므로 지금 시장 여건이 좋지 않더라도 반등의 시점은 머지않아 다시 도래할 것으로 관측
ㅇ 이에 차세대 메모리 기술을 준비하지 않으면 시장에서 뒤처질 수 있으므로 반도체 업계의 미래 기술 선점 행보 한창
□ 메모리 반도체 Top3, 차세대 신기술？신제품 선보이며 경쟁우위 창출 노력
ㅇ (삼성전자) 세계 최고 용량의 ‘1Tb(테라비트) 8세대 V낸드’ 양산 돌입
- ‘1Tb TLC(Triple Level Cell) 8세대 V낸드*’는 업계 최고 수준의 비트 밀도(Bit Density)**의 고용량 제품으로 웨이퍼당 비트 집적도가 이전 세대 보다 대폭 향상
* V낸드는 평면 구조로는 물리적 한계가 명확한 낸드 성능을 높이기 위해 수직으로 높이 쌓아 올리는 구조
** 비트 밀도(Bit density): 단위 면적당 저장되는 비트(Bit)의 수
- 최신 낸드플래시 인터페이스 ‘Toggle DDR* 5.0’을 적용하여 최대 2.4Gbps의 데이터 입출력 속도를 지원하며 향후 PCle 5.0까지 지원할 계획
* Toggle DDR:낸드플래시 인터페이스 규격으로, 1.0은 133Mbps, 2.0은 400Mbps, 3.0은 800Mbps, 4.0은 1.2Gbps, 5.0은 2.4Gbps의 입출력 속도 지원
- 8세대 V낸드를 앞세워 차세대 엔터프라이즈 서버 시장의 고용량화를 주도하는 동시에 높은 신뢰성을 요구하는 자동차 시장까지 사업 영역을 넓혀나간다는 구상
- 시장의 고집적, 고용량에 대한 요구로 V낸드의 단수가 높아짐에 따라 3차원 스케일링(3D scaling) 기술로 셀의 평면적과 높이를 모두 감소시키고 셀의 체적을 줄이면서 생기는 간섭 현상을 제어하는 기반 기술도 확보했으며, 8세대 V낸드를 통해 시장 수요를 만족시키고 더욱 차별화된 제품과 솔루션을 제공 목표
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ㅇ (SK하이닉스) 세계 최초로 모바일용 D램에 ‘HKMG*’ 공정을 도입한 LPDDR5X (Low Power Double Data Rate 5X) 개발을 완료하고 판매 시작
* HKMG (High-K Metal Gate):유전율(K)이 높은 물질을 D램 트랜지스터 내부의 절연막에 사용해 누설 전류를 막고 정전용량(Capacitance)을 개선한 차세대 공정. 속도를 빠르게 하면서도 소모 전력은 줄일 수 있음
-이번 제품은 국제반도체표준협의기구(JEDEC:Joint Electron Device Engineering Council)가 정한 초 저전압 범위인 1.01~1.12V에서 작동하면서 이전 세대 대비 소비전력을 25% 줄여 업계 최고의 전력 사용 효율성 확보
-모바일용 D램으로 불리는 LPDDR*의 경우 규격 명에 LP(Low Power)라는 표현이 사용된 만큼, 낮은 전력 소비가 최대 관건. 빨라진 동작 속도만큼 낮아진 소비전력이 중요한 이유
* LPDDR (Low Power Double Data Rate)은 주로 스마트폰이나 노트북, 태블릿 PC 등 무선 전자기기에 사용되는 D램. 일반적인 D램과 비교해 크기도 작고 전력도 더 적게 필요해 무선 전자기기의 크기와 무게를 줄이고 사용 시간을 늘려준다는 것이 장점
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- 모바일의 경우 전력이 한정돼 있으므로 제품 사용 시간을 늘리기 위해 전력 소비를 최대한 줄여야 하는데, LPDDR5X는 모바일용 D램 중에서는 최초로 HKMG 공정을 도입해 속도 향상과 소비전력까지 감소시키는 데 성공
- SK하이닉스는 이런 시장의 흐름을 놓치지 않고 LPDDR 개발을 지속하여 ’21년 업계 최대 용량인 18GB LPDDR5를 양산했으며, 올해는 업계 최고 속도(4,266MHz/8.5Gbps)의 LPDDR5X 개발에 성공하면서 메모리 반도체 기술력 입증
ㅇ (美 마이크론) 정부 지원 힘입어 기술개발 강화…차세대 D램 기술 선보이며 추격
※ 바이든 정부는 반도체 지원법 시행에 따라 2023년 초까지 반도체 공장 건설 보조금 및 세제 혜택 지원 대상을 선정 예정이며 자국 업체인 마이크론 등이 유리할 것으로 관측
- 최근 삼성전자？SK하이닉스 등 경쟁사들을 앞서는 메모리반도체 공정 기술력을 선보이는 등 국내 기업의 지배력에 도전
※ ’20.11월 업계 첫 176단 3D 낸드 양산에 이어 ’22.7월 업계 최초로 232단 낸드플래시 양산
- 1β(1베타) 공정을 적용한 신제품 고성능？저소비 전력 D램(LPDDR5X)의 샘플을 출하했으며 검증을 마치면 ’23년 초 양산에 나선다는 계획
- ’21년 선보인 1α(1알파) 공정에 적용한 것보다 전력 효율성을 약 15% 개선하고 35% 이상 밀도를 높인 게 특징. 특히 속도를 끌어올려 동급 최고인 초당 8.5기가비트(Gb)까지 지원
- 1β(1베타) 공정은 EUV 장비를 사용하는 대신 자체 개발한 ‘멀티패터닝’ 기술을 적용한 것
※ 현재 EUV 장비는 네덜란드의 ASML이 독점 생산하고 있는데 멀티패터닝을 도입해 EUV 장비 공급과 유지에 필요한 비용 절감 기대
- 기존 EUV 공정이 극도로 얇은 붓으로 한 번에 그리는 방식이라면 멀티패터닝은 상대적으로 두꺼운 붓으로 스케치를 여러 번 하며 원하는 모양으로 패턴을 좁혀나가는 방식
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- 기존 멀티패터닝 기술은 비교적 공정이 단순한 낸드플래시 메모리에서만 일부 사용됐는데 마이크론은 이를 보완해 처음으로 D램 공정에 적용하는 데 성공
- 마이크론은 이번 공정을 일본 히로시마 공장에 새로 건설 중인 제조설비에서 적용해나갈 계획
※ 현재 히로시마 공장에 약 1,400억 엔을 투자해 반도체 제조설비를 건설 중
- 그래픽 메모리와 고대역폭 메모리 등 프리미엄 제품군에서 신공정 적용을 확대해 나가며 우려가 커지고 있는 반도체 치킨게임을 극복해 나간다는 구상
