삼성전자가 133조 원이나 투자한다는 '비메모리 반도체'란?

삼성전자 133조 원 투자에
주목받는 '파운드리∙EUV'

삼성전자가 지난달 24일
'비전 2030'을 내세우며,

비메모리 반도체(시스템 반도체) 분야에
무려 133조 원이라는
거금을 투입하기로 결정해 화제입니다.

5G, AI(인공지능), 자율주행 등
다가올 먹거리를 선점하기 위함입니다.

더불어 '파운드리' 산업의
경쟁력을 키우겠다고 목소리를 높였는데요,

과연 파운드리는 무엇이고
이게 비메모리 사업 육성과
어떤 관계를 갖고 있는지 살펴봅니다.

*비메모리란?
: 데이터 저장 기능을 맡는 디램(D-RAM)과 달리
연산, 논리 등의 정보 처리에 쓰이는 반도체.
컴퓨터 중앙처리장치(CPU)가 대표적.

한국은 메모리 반도체 시장에서는
세계적인 수준이지만 비메모리 분야에서는
그렇지 못하다. 비메모리 시장은 
전 세계 반도체 시장의 70% 이상을 차지한다.

IDM – 팹리스 – 파운드리

파운드리(Foundry•반도체 제조위탁)란
반도체 생산만 전문 수행하는 곳입니다.

어찌 보면 OEM(주문자상표부착)
생산 방식과 유사한데요,

반도체 메이커라고 하면
의례적으로 삼성전자, SK하이닉스,
인텔, 퀄컴 등을 떠올리는데요,

이들은 사업모델에 따라
명확하게 구분됩니다. 

먼저 반도체 회로를
전문적으로 설계하는 업체가 있습니다. 
도면만 제작하는 것이죠. 

해당 업체는 회로를 그려 
외주 생산을 맡기기 때문에 
공장이 필요 없습니다. 

이러한 업체를 공장이 없다고 하여
팹리스(Fabless)라고 부릅니다.

미국의 퀄컴이 대표적인
팹리스 업체로 볼 수 있습니다.

팹리스 업체가 생산을
외주로 맡긴다고 했는데, 

그 생산을 담당하는 곳이
바로 파운드리입니다.

대만의 TSMC가
글로벌 시장 점유율 1위를 차지하고 있는
대표적인 기업입니다.
 
국내에서는
동부하이텍 정도가 있겠네요.

(삼성전자 클린룸 반도체 생산현장 ⓒ삼성전자)

그리고 회로 설계, 생산
그리고 생산된 반도체를
조립, 가공, 검사까지 하는 업체가 있는데,

이를 종합반도체업체(IDM)이라고 부릅니다.
삼성전자, SK하이닉스가 대표적입니다.

설계부터 생산, 조립가공까지
담당한다고 하니 역시
우리나라는 반도체 강국이라고
생각할 수 있는데 현실은 좀 다릅니다. 

삼성전자나 SK하이닉스가
IDM으로 불릴 수 있는 이유는
메모리 반도체 부문에 집중됐기 때문입니다.

메모리 반도체는 구조가 단순하고
소품종 대량생산 체제에 적합합니다. 

따라서 설계부터 생산까지 한 업체가
담당하는 게 가능합니다. 

그러나 비메모리 반도체는
각종 센서, 컴퓨터의 CPU, 모바일기기의
AP 역할을 담당하기 때문에
회로가 복잡하고 종류도 많습니다. 

따라서 비메모리 분야에선
IDM이 모든 과정을 담당하기 보단
팹리스, 파운드리, 조립가공(패키지) 업체가
각각의 역할을 수행하는 경우가 많습니다.

(ⓒ이래학 리더 제공)

파운드리, TSMC '독주'
…삼성전자 추격 고삐 쥔다

그나저나 설계(팹리스)와 파운드리,
두 가지만 놓고 본다면
과연 어느 쪽이 기술력이 더 요구될까요?

스마트폰 산업을 비교하자면
애플은 상품을 기획하고
폭스콘은 생산만 담당하는 것을 봐선
당연히 설계 쪽일 거라 생각할 수 있습니다.

하지만 반도체 쪽은 다릅니다.
회로 도면에 따라 실제 반도체를
제작하는 것도 엄청난 기술력이 요구됩니다.

(ⓒ뉴스1 http://news1.kr/articles/?3315002)

위의 기사는 파운드리 시장에서
TSMC가 독주하고 있는 가운데
삼성전자가 이를 추격하기 위해
다방면으로 노력하고 있다는 내용입니다. 

반도체는 복잡한 회로를
최대한 미세하게 그리는 것이 핵심입니다.

그래야만 단위당 생산성이 높아져
원가를 절감할 수 있습니다. 

반도체 회로를 새기는 장비를
노광 장비라고 하는데요,

반도체 회로를 새기는 작업은
사진을 인화하는 작업과 유사합니다.

감광액을 뿌린 웨이퍼 위에
마스크(회로를 새긴 판)를 두고
노광 장비로 빛을 쏘이면
회로가 그려지는 과정입니다.

(ⓒ인사이트세미콘)

글씨를 최대한 작게 쓰기 위해선
매우 얇은 펜촉을 지닌 펜이 필요합니다. 

반도체 회로도 마찬가지입니다. 
노광 장비에서 조사되는 빛의 파장이 짧아야
회로를 미세하게 새길 수 있습니다. 

회로의 굵기가 10나노이전까진
Ar2(아르곤2)선이 이용됐지만, 

10나노 이하부턴
EUV(극자외선)을 쏠 수 있는 장비가 필요합니다.

삼성전자는 TSMC에 비해
파운드리 점유율은 10분의 1에 불과하지만,

EUV를 활용한 7나노 공정을
최초로 도입할 것으로 알려지면서
기대감을 모으고 있습니다.

삼성전자의 EUV 라인은
경기도 화성에 건설 중입니다. 

*1나노(nm) = 10억 분의 1m

지난해 삼성전자는 비메모리 사업부에서
파운드리 사업부를 독립시키고
EUV로 승부수를 띄우기 위해 준비 중입니다.

과연 퀄컴 등 글로벌 수위권
팹리스 업체가 TSMC를 뒤로 하고
삼성전자에 반도체 생산을 맡길 수 있을지
지켜봐야겠습니다.

(삼성전자 화성캠퍼스 EUV 라인 전경 ⓒ삼성전자)

TSMC가 파운드리 부문에서만
30~40조 원 정도 벌어들이는 것을 감안하면,

삼성전자의 파운드리 사업부 강화는
비메모리 부문 육성 관점에서
중요한 역할을 감당할 것으로 보입니다. 

한편, 1대당 1,000~2,000억 원에 달하는
EUV 노광장비는 네덜란드사
ASML이 독점 생산 중입니다. 

국내 업체 중에서도
노광 장비를 생산∙상용화할 수 있는
기업이 있다면 얼마나 좋을까요?

아직 갈길은 멀지만
비메모리 반도체 산업도
삼성이 사활을 걸고 도전하는 만큼
관심을 갖고 지켜보시기 바랍니다.