IEEE* EDTM은 전기·전자·전산 분야 국제기구이자 학회인 IEEE EDS*가 설립한 학술대회이며 1년에 한 번씩 아시아의 반도체 주요 국가를 순회하며 개최된다. 올해로 7회 차를 맞은 이번 대회는 최초로 대한민국 서울에서 열렸고, 주관사로 SK하이닉스와 나노기술연구협의회가 참여했다.

* IEEE(전기전자공학자협회, Institute of Electrical and Electronics Engineers): 1884년 설립된 미국전기공학자협회(American Institute of Electrical Engineers, AIEE)와 1912년 설립된 통신협회(Institute of Radio Engineers, IRE)가 1963년 합병해 만들어진 전기, 전자, 전산 분야의 국제기구이자 학회이다. 전기, 전자공학, 컴퓨터공학 계열에서는 세계에서 가장 영향력 있는 학회로 평가받고 있으며, 해당 분야에서 수없이 많은 표준을 만들어내고 있다.
* IEEE EDS(전자소자 소사이어티, IEEE Electron Devices Society) : 1952년에 Institute of Radio Engineers (IRE)의 Committee로 시작해 1976년에 IEEE의 Society가 됐고, 현재 16개의 전문 위원회로 구성돼 있다.

▲ 서울 코엑스에서 열린 제7회 IEEE EDTM의 현장 모습

‘코로나19 팬데믹 시대를 넘어 글로벌 반도체 연구 협력 강화(Strengthen the global semiconductor research collaboration beyond the COVID-19 pandemic era)’를 테마로 나흘간 진행된 이번 대회는 역대 최다인 404편의 논문 초록이 접수되었다. 또한 글로벌 기업과 학계 인재 850여 명이 대회에 참석해 ▲소재 ▲생산 ▲디바이스 ▲메모리기술 ▲나노기술 ▲양자컴퓨터 등 다양한 주제로 의견을 펼쳐 이종 첨단 기술이 융합되는 미래 산업에 대해 논의한 학술의 장이었다는 평가를 받았다.

뉴스룸은 생생한 현장과 SK하이닉스 구성원의 활약을 담기 위해 코엑스 행사장을 찾아 ▲오프닝 세레모니(Opening Ceremony), 반도체 산업의 미래를 제시하는 ▲플레너리 토크(Plenary Talk), 최신 연구 동향을 논하는 ▲테크니컬 프로그램(Technical Program), 여성의 날과 트랜지스터 개발 75주년을 기념한 ▲ WiEDS(Women in Electron Device Society) 세션 등으로 구성된 프로그램을 자세히 만나 보았다.

#1. Opening Ceremony: 코로나 이후 다시 열린 대면 학술대회

코로나 이후 재개된 첫 대면 학술대회인 만큼 글로벌 반도체 업계의 많은 리더들과 학계 전문가들이 오픈 세레모니에 참석하여 개막을 축하했다.

SK하이닉스 CIS개발 송창록 부사장, 키옥시아 카주나리 이시마루 디렉터, ASML 마이클 러셀 디렉터 등이 참석하고 인하대 최리노 교수가 오프닝 세레모니 진행을 맡았다. EDS의 학술대회 의장이자 키옥시아 메모리 연구소를 이끄는 카주나리 이시마루 디렉터가 EDTM의 취지를 설명하며 대회의 시작을 알렸다.

▲ 축사를 진행하는 송창록 부사장 / (마지막 사진)상패를 들고 있는 (좌측)송창록 부사장과 감사패를 받은 (우측)키옥시아 카주나리 이시마루 디렉터

이번 행사의 대회장인 SK하이닉스 송창록 부사장은 축사를 통해 코로나를 극복하기 위해 노력해온 업계 종사자들을 격려하고 더 강력한 산업 전체의 협력이 필요함을 강조했다. 그는 “몇 년간 팬데믹이란 역경에도 불구하고 우리 반도체 산업은 지속적으로 혁신을 추구하고 전진해 나가고 있다”며 “이번 대회를 통해 반도체 산업에서의 파트너십이 강화되고 산업 발전을 위해 지속적으로 함께 노력할 수 있기를 바란다”고 말했다.

#2. Plenary Talk: 미래 반도체 경쟁력으로 필요한 3C / 반도체 공정에서 리소그라피 기술 확대

업계 전반의 이슈를 다루는 첫 번째 플레너리 토크 세션은 SK하이닉스 미래기술연구원 차선용 부사장과 ASML 마이클 러셀 디렉터가 맡았다. 차선용 부사장은 ‘인공지능 컴퓨팅 시대의 메모리 혁신의 여정(Journey of Memory Innovation in the AI Computing Era)’으로 반도체 산업이 나아가야 할 미래를 제시했다.

▲ 메모리 반도체 업계의 미래에 대해 연설하는 SK하이닉스 차선용 부사장

차 부사장은 앞으로는 인공지능이 메모리 반도체 수요를 크게 이끌 것으로 예측했다. 많은 데이터를 빠르게 처리하는 메모리 반도체가 챗GPT 같은 인공지능의 핵심이기 때문이다. 그는 또한 2030년에는 인터넷 트래픽의 80%가 동영상 스트리밍이 차지할 것이라는 그린피스의 자료를 인용해 데이터센터의 전력 소모가 매우 커질 것이란 점을 지적했다. 때문에 고용량이 탑재된 저전력 반도체의 발전은 지속될 것이라고 설명했다.

차 부사장은 메모리 반도체 산업의 성장을 위해 요구되는 역량으로 ‘Continuity, Convergence, Change’를 꼽았다. 끊김없이 멈추지 않는 기술 발전의 지속성(Continuity)을 가지고, 지능형 반도체 PIM처럼 메모리와 프로세서의 벽을 허무는 융합(Convergence)을 이뤄내며, 마지막으로 반도체 제조과정은 친환경적으로 변화(Change)를 가져가야 한다는 설명이다. 차 부사장은 “AI 컴퓨팅 시대는 ICT업계 전체가 협업해 지속가능한 발전과 혁신을 이뤄내야 가능하다”고 말하며 업계 전반의 협력이 필요함을 강조했다.

▲ EUV 공정에 대해 설명하는 ASML 마이클 러셀 디렉터

뒤이어 ASML 마이클 러셀 디렉터의 연설이 이어졌다. 마이클 러셀 디렉터는 극자외선을 활용한 EUV 공정과 장비 원리를 설명하며 앞으로 자사의 리소그라피(Lithography) 기술이 현재의 노광공정 뿐 아니라 다양한 분야로 점차 확대할 것이라고 발표했다.

#3. Technical Program: 첨단 기술이 융합되는 도가니

플레너리 토크 이후에 각 참석자들은 각자의 관심 연구 분야의 테크니컬 프로그램에 참여하기 위해 주제별 세션 룸으로 이동했다. 학계와 업계 종사자들이 각자의 연구 결과를 발표하는 이 프로그램은 ▲소재 ▲수율 및 공정 ▲반도체 디바이스 ▲메모리 기술 ▲이미지 및 디스플레이 ▲에너지 디바이스 ▲모델링 및 시뮬레이션 ▲신뢰성 ▲패키징 및 이종집적화 ▲센서 ▲웨어러블 ▲나노기술 ▲파괴적 혁신 기술 등 13가지 주제로 장소를 나누어 동시에 진행됐다.

▲ 테크니컬 프로그램을 경청하는 참석자와 발표자

토론과 논의 중심의 학술대회답게 세션별 연구원들의 발표 이후 이종 산업 기술의 벽을 허무는 다양한 토의가 진행되었다. 특히 한정된 발표 시간으로 인해 세션이 끝난 후에도 자세히 알고 싶어 하는 참석자들은 발표자와 개인적인 토의를 이어갔다.

테크니컬 프로그램에 발표자로 나선 SK하이닉스 구성원들도 여럿 눈에 띄었다.

▲ 각 테크니컬 프로그램에서 발표 중인 SK하이닉스 구성원들의 모습

Advanced Interposer RDL Technology 세션에서 SK하이닉스 Data Intelligence 김준락 TL은 인공지능으로 인해 요즘 주목받는 HBM3에 적용된 인터포저에 대해 설명했다. 김 TL은 본인의 팀이 개발한 인터포저 라우팅 모델로 라우팅 리드타임을 30% 줄이는 데 성공했다고 밝혔다.

또 반도체 패키징 세션에서 SK하이닉스 PKG개발 성기준 TL은 ‘소형 폼팩터와 고성능 메모리 어플리케이션을 위한 VFO*기술(A Novel VFO Technology for Small Form Factor and High Performance Memory Applications)’을 주제로 발표했다. 그는 스마트폰에 탑재되는 반도체는 계속 작아지고 있다는 트렌드를 언급하며 SK하이닉스가 개발한 VFO기술로 반도체 패키지의 부피를 줄일 수 있다고 설명했다.

* VFO(Vertical Wire Fan Out) : 수직 와이어 팬아웃, 팬아웃 패키징의 이점을 살려 소형화, 발열 이슈를 해결하는 기술

#4. WiEDS(Women in EDS) Session: 반도체 업계에서 활약하는 여성 이야기

세계 여성의 날과 트랜지스터 75주년을 함께 기념하기 위한 WiEDS(Women in Electron Device Society) 세션도 열렸다. 패널로 SK하이닉스 RTC담당 나명희 부사장, 미국 서던캘리포니아대 안드레아 아르마니 교수 등이 참석했다.

키옥시아 카주나리 이시마루 디렉터는 WiEDS 세션에도 참석해 축사를 통해 반도체 업계에서의 다양성 증진은 지금보다 더 큰 혁신이 필요하다며 이번 세션의 중요성에 의미를 더했다.

▲ 커리어 연설을 진행하는 SK하이닉스 RTC 나명희 부사장

SK하이닉스 나명희 부사장은 자신의 커리어 여정을 주제로 연설했다. 나 부사장은 “제 여정은 끊임없이 새로운 것을 발견하고 배우는 과정”이었다고 밝히며, “나라는 존재와 맡은 바가 작아 보여도 그건 중요하지 않다”며 “누구든지 자기가 있는 곳에서 스스로 변화를 시작할 수 있고, 그 행동이 모이면 결국 큰 변화가 이루어진다”고 격려했다.

WiEDS 세션은 트랜지스터 75주년을 기념하는 케이크 커팅식을 마지막으로 화기애애한 분위기 속에서 종료됐다.

SK하이닉스가 주관한 IEEE EDTM은 4일간의 여정을 성공적으로 마무리 지으며, 팬데믹으로 한동안 단절된 경험이 반도체 산업 전반에 협업과 공동 연구의 중요성을 일깨우는 계기가 되었고 특히 이번 학술대회가 그 연결의 첫 만남으로 큰 역할을 했다는 평가를 받았다.

– 제30회 반도체학술대회 대회장 차선용

한국반도체산업협회, 한국반도체연구조합, SK하이닉스가 주관하는 제30회 한국반도체학술대회(Korean Conference on Semiconductors, 이하 KCS)가 지난 13일부터 15일까지 3일간의 여정을 성황리에 마무리했다.

올해로 30주년을 맞은 KCS는 반도체인들의 학술 교류의 장(場)이 돼왔다. 올해 대회에서는 역대 최고로 많은 3,200여 명의 산학연 전문가와 미래 인재들이 참석한 가운데 ‘Semiconductor for a Sustainable Future(지속가능한 미래를 위한 반도체)’를 주제로 다양한 이야기를 펼쳐냈다.

SK하이닉스 미래기술연구원담당 차선용 부사장이 대회장을 맡고, RTC담당 나명희 부사장이 학술위원장, 소재개발담당 길덕신 부사장이 학술부위원장을 맡으며 행사 전반을 주관했다.

▲ 제 30회 한국반도체학술대회가 13일부터 3일간 강원 하이원리조트에서 진행됐다.

▲ 대회장을 맡은 SK하이닉스 미래기술연구원담당 차선용 부사장

이번 대회에서는 향후 ICT 혁신의 근간이 될 첨단기술과 최근 화두인 ESG 추구를 위한 산학연의 노력 등이 소개됐다. 투자 관점에서 산업의 발전 방향을 논하는 이색 강연과 더불어, KCS의 30년사(史)를 담은 백서, 추억 소환 프로그램 등 각종 이벤트가 진행됐다. 뉴스룸에서 그 현장을 찾아가봤다.

국내 최대 규모 반도체 학술대회 ‘한국반도체학술대회’, 30주년을 맞다

▲ 14일 만찬에서 SK하이닉스 RTC담당 나명희 부사장이 대회 중간결과를 발표하고 있다.

올해 KCS는 1,235편의 초록 접수와 3,200여 명의 최다 참가자 수를 기록하며 국내 최대 반도체 학술대회로서의 위상을 뽐냈다.

먼저, 최신 반도체 연구 동향에 대해 발표하는 ‘Short Course’ 강연에서는 저전력 및 고성능으로 인공지능을 구현할 수 있는 뉴로모픽 및 PIM(Processing-in-Memory) 반도체 기술과, 미세 공정의 한계를 극복하기 위한 EUV(극자외선) 기반 차세대 노광 공정 기술 및 패키징 기술, 그리고 최신 3D 낸드 개발 현황과 차세대 낸드 기술 등 향후 ICT 혁신을 주도할 다양한 미래 기술이 소개됐다.

반도체 산업과 최신 이슈를 자유롭게 토론하는 ‘Rump Session’에서는 앞으로 예상되는 지정학적 리스크와 ICT 산업의 지형 변화 등 업계가 직면한 도전과 대응 방안에 대해 다채로운 시각을 공유하는 자리가 마련됐다.

이 밖에도, ‘최첨단 반도체 기술과 현명한 반도체 투자’라는 특별 프로그램에서는 과학자나 공학자가 아닌 투자자 관점에서 기술 발전을 어떻게 봐야하는지 의견이 공유됐다.

▲ 행사장 로비에 펼쳐진 Poster Session

▲ KCS와 대한민국 반도체 산업의 30년 역사를 담은 책자와 포스터

특히, 이번 대회에서는 30주년을 기념하는 다채로운 행사들이 진행됐다. 반도체 유관 전공 학부생들의 실제 실험 결과 및 토의, 분석, 조사 등으로 꾸려진 ‘학부생 Poster Session’은 올해 처음 선보여진 행사다. 전문 연구원이나 대학원생뿐만 아니라 반도체에 관심이 많은 일반 학부생까지 참여해 반도체 인재의 저변을 넓혔다는 평가다. 대한민국 반도체 산업과 KCS의 역사를 담은 30주년 기념 백서도 많은 주목을 받았다.

이외에도 행사장 곳곳에는 30주년 기념 퍼포먼스와 추억 소환 프로그램 등 30주년을 기념하는 이벤트가 펼쳐졌다. 진지한 강연과 토론 사이사이 긴장을 풀어주는 즐거운 이벤트에 많은 참가자가 호응했다.

제30회 한국반도체학술대회의 특별 프로그램 현장 속으로

#1. Rump Session: 반도체 산업 탄소중립

▲ 이번 대회의 학술부위원장을 맡은 SK하이닉스 소재개발담당 길덕신 부사장이 저탄소 시대를 위한 반도체 산업의 역할과 기술에 대해 발표하고 있다.

글로벌 기후 변화에 따라 온실가스 감축은 더 이상 선택의 문제가 아닌 필수적인 과제가 됐다. 국내 반도체 산업은 다방면에 걸쳐 탄소 저감을 위한 노력을 기울이고 있으며, 기술 변화에 따른 감축 한계를 극복하는 방안에 대해서도 논의를 이어가고 있다. KCS에서 마련한 올해 Rump Session에서는 탄소중립에 대한 시대적 요구에 반도체 산업이 어떻게 부응해야 하는지, 그리고 어떤 방향으로 기술을 발전시켜 나가야 하는지에 대해 열띤 토론이 펼쳐졌다.

#2. Special Luncheon: 다양성과 포용을 추구하는 반도체인 이야기

▲ Special Luncheon에서 패널들이 다양성과 포용에 관한 경험과 의견을 공유하고 있다.

▲ 서울대학교 김상범 교수, 성균관대학교 김소영 교수, KIST 최정혜 박사, SK하이닉스 AT담당 신승아 부사장

모든 산업군에서 인재 풀(Pool)이 다변화되면서 ‘다양성’과 ‘포용’에 대한 인식이 점점 더 중요해지고 있다. 반도체 업계에서도 더 이상 기술적 성장에만 집중하지 않고, 다양한 인재가 교류하며 건강한 생태계가 형성될 수 있도록 노력하고 있다. 그 일환으로 이번 대회의 특별 오찬은 ‘다양성과 포용을 추구하는 반도체인 이야기’라는 주제의 강연 세션으로 꾸며졌다. 연구자들의 다양한 경험과 의견이 오가며, 패널과 참관객 사이에 공통된 인식의 계기를 마련했다는 평가를 받았다.

#3. 영광의 수상자들

▲ KCS 공로상 수상자들이 기념 촬영을 하고 있다. (좌측부터) 지능형 반도체 포럼 위원장 박영준 교수, 한국과학기술연구원 명예연구원 민석기 교수

KCS 창립과 운영은 물론, 반도체 산업 발전에 기여한 공로자 대상 시상식도 진행됐다. 과거 불모지나 다름 없던 국내의 연구개발 환경 속에서 지난 30년간 무에서 유를 창조하며 산업의 기틀을 마련하고 국내 반도체 발전사와 궤를 함께한, KCS 창립 주역이자 1회 대회장 한국과학기술연구원 명예연구원 민석기 교수와 지능형 반도체 포럼 위원장 박영준 교수가 수상의 영예를 안았다.

이와 더불어 제6회 강대원상 시상식도 개최됐다. 강대원상은 고집적 및 양산이 가능한 구조인 MOSFET 소자와 낸드에 사용되는 플로팅 게이트(Floating Gate) 기술을 최초로 개발한 강대원 박사의 업적을 기리며 제정된 상으로, 소자/공정 분과와 회로/시스템 분과에서 큰 업적을 달성한 반도체인에게 수여되는 명예로운 상이다.

▲ 제6회 강대원상 수상자들이 기념 촬영을 하고 있다. (우측부터) KAIST 조병진, 유회준 교수

제6회 강대원 상의 주인공으로 소자/공정 분과는 KAIST 조병진 교수, 회로/시스템 분과는 KAIST 유회준 교수가 선정됐다. 조 교수는 고유전체 연구로, 유 교수는 AI 반도체의 심층신경망 연구를 통해 한국 반도체 발전에 기여한 공로를 인정받으며 수상의 영예를 거머쥐었다.

SK하이닉스 미래기술연구원담당 차선용 부사장은 “한국반도체학술대회의 과거 30년을 돌아보고 미래 30년의 역할에 대해 치밀하게 고민하게 된 계기였다”고 말하며 “지속가능한 미래의 핵심이 반도체임을 인지하고, 첨단기술 개발과 동시에 사회적 가치 창출에도 기여할 수 있도록 한국반도체학술대회를 지속적으로 지원해 나가겠다”고 밝혔다.

혹독한 겨울 동안 기업들은 미래를 준비하는 기술적 성숙도를 높여 왔다. 미래 ICT 시장과 발맞출 차세대 반도체 개발에 속도를 높여 온 것. 이를 통해 기술 선도 기업들은 시장 반등 이후에 다운턴 기간의 손실을 빠르게 회복할 것으로 보인다. 이것이 지금의 반도체 겨울이 우려스럽지만은 않은 이유다.

이번 글에서는 주요 기업의 다운턴 대응과 함께 하반기 반등 요인에 주목, 메모리 반도체 시장의 긍정적 지표를 발견해 보고자 한다.

계속되는 수요 부진… 기업은 ‘공급 감소’로 대응

▲ 21년 하반기부터 우하향 추세인 DRAM 가격은 22년 하반기 저점을 찍은 데 이어 23년 1분기에도 지속해서 하락할 것으로 예측된다.

먼저 올해 2분기 업황 저점 예측은 수요보다는 공급에 기인한다. 일반적으로 3~4주 정도 유지하는 DRAM · NAND 재고가 현재 15주를 상회하고 있다. 이에 따라 적정 재고 시점 이전까지는 평균판매단가(ASP) 하락이 불가피하다. 지난해 3분기 -20% 수준을 기록한 DRAM ASP는 지난해 4분기, 올해 1분기에도 하락이 예측된다. 하락률은 -25% 정도다. 이는 지난해 2분기 대비 60% 수준이며, 올해 1분기에는 많은 기업이 어려움을 겪을 것으로 예상된다.

▲ 21년 하반기 이후 보합세를 유지하던 NAND 가격도 22년 하반기부터 현물가격 및 고정거래가격 모두 하락하는 추세다.

NAND의 경우 이미 플레이어들이 수익성을 내지 못하고 있는 실정이다. 영업이익은 대부분 적자전환 상태다. 23년 1분기에는 상당수 NAND 업체가 -60% 수준의 영업이익률을 기록할 전망이다.

이에 따라 SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론(Micron), 키옥시아(Kioxia) 등 메모리 반도체 기업은 둔화된 업황을 개선하고자 공급을 크게 줄이는 전략을 수립했다. 먼저 웨이퍼 생산능력(Capa)* 투자 축소에 나섰다. 기업별 최소 50%에서 80%(전년 대비) 가까이 신규 Capa 관련 자본적지출(CAPEX)*을 줄일 계획이다.

* 생산능력(Capa): Capacity의 약자로, 설비 또는 공정의 생산 능력을 의미
* 자본적지출(CAPEX): Capital expenditures의 약자로, 미래의 이윤 창출 및 가치 취득을 위해 지출된 투자 과정에서의 비용을 의미

올해 SK하이닉스는 투자를 50% 이상 줄이기로 했다. DRAM과 NAND 부문 투자를 모두 줄이고, 공정 전환을 위한 투자도 축소한다. 재고가 많은 레거시(Legacy) 제품 위주로 감산 또한 진행한다.

마이크론도 올해 Capex를 30% 줄이고, 장비 투자도 50% 축소한다. 극자외선(EUV) 도입과 하반기 팹(Fab) 건설을 제외한 실 Capex는 더 낮아질 것으로 예상된다. 마이크론은 투자 축소에 따라 1βnm(1베타나노미터) DRAM, 232단 NAND의 램프업*이 늦어질 것으로 보고, DRAM과 NAND 모두 재고가 많은 제품 위주로 가동률을 축소하고 있는 상황이다.

* 램프업(Ramp-up): 장비 설치 이후 대량 양산에 들어가기까지 생산 능력 증가를 의미

키옥시아는 지난해 10월부터 요카이치와 기타카미 팹의 NAND 웨이퍼 투입량을 30%가량 줄였다. 보통 기업이 공급을 줄이기 시작하면, 6개월 이후 실제 수급에 반영된다. 그 시점이 올해 2분기다.

주요 기업들 신규 Capa도 줄인다… DRAM은 45K 수준

▲ DRAM Capa : 23년 1분기 DRAM Capa 투자는 소폭 증가하겠으나, 증감률은 22년 대비 하락할 것으로 예측된다.

▲ DRAM 출하량 : 23년 DRAM 출하량은 소폭 증가하겠으나, 이월 재고에 따라 증감률은 7%에 그칠 것으로 전망된다.

지난해 글로벌 DRAM 신규 Capa는 전년 대비 100K(월 10만 장) 증가했다. 2021년의 경우 135K(월 13.5만 장) 증가한 수준이었다. 올해는 기업들의 투자 축소로 Capa 증가량이 45K(월 4.5만 장)에 불과할 전망이다. 구체적으로 삼성전자 30K, SK하이닉스 10K, 마이크론 5K로 예상된다. 지난해 판매되지 않고 넘어온 재고를 합하면 올해 DRAM 출하량 증가는 약 7%에 불과하다.

▲ NAND Capa : NAND Capa 투자는 22년 대비 크게 증가하지 않고, 23년 1분기까지 5% 내외의 증감률을 기록할 전망이다

▲ NAND 출하량 : 22년 NAND 출하량과 증감률이 크게 상승함에 따라, 23년도 1분기에는 적극적인 감산이 진행되면서 완만한 출하량 곡선을 그릴 예정이다.

NAND 신규 Capa도 증설이 제한적이다. 2022년 글로벌 NAND 신규 Capa는 2021년 대비 110K(월 11만 장) 증가했다. 2021년의 경우 전년 대비 180K(월 18만 장) 증가했다. 올해는 기업들의 투자 축소에 따라 50K(월 5만 장)에 그칠 전망이다. 삼성전자 10K, SK하이닉스 0K, 키옥시아/WD 10K, 마이크론 0K, YMTC 30K로 예상된다. 일부 NAND 기업은 지난해 3분기부터 적자전환했으며, 투자 축소와 감산은 DRAM보다 더욱 큰 폭으로 진행될 것으로 보인다.

반도체 장비 투자와 소재 사용량도 업황과 유사한 흐름을 보이겠다. 지난해 상반기까지 양호했던 장비 업체 실적과 수주는 3분기부터 크게 줄었다. 메모리 출하량이 감소하며 소재와 부품 사용량도 감소할 전망이다. 장비 수주와 출하량은 메모리 수급이 개선되기 시작하는 올해 3분기에 반등할 것으로 예상된다.

스마트폰 · 데이터센터 서버 주목… 3분기 ‘기대’ 모인다

업황이 녹록지 않지만, 수요 측면에서 보면 긍정적 지표도 보인다. 반도체 수요는 올해 3분기를 기점으로 회복할 것으로 예측된다.

▲ 스마트폰 평균 교체 주기(아이폰 36개월, 안드로이드 33개월)가 다가옴에 따라 출하량은 23년 하반기부터 반등할 것으로 예상된다.

가장 큰 요인은 스마트폰이다. 지난해 스마트폰 수요는 12.6억 대로 전년 대비 9.3% 감소가 예상된다. 스마트폰 수요는 최근 4년 동안 계속 줄어왔던 이유로 교체 수요가 상당해졌다. 혁신 기술 부재로 새로운 특장점이 소비자를 자극하지 못하더라도, 배터리 노후화 등이 교체 수요로 이어지겠다. 지난해 스마트폰 수요에 부정적 영향을 준 러-우 전쟁, 중국 코로나19 락다운 등은 올해까지 이어지지는 않을 전망이다.

▲ 20년 상반기 정점을 찍은 이후 보합세를 보인 서버 DRAM 출하량은 23년 3분기 기점으로 빠른 상승세를 기록할 것으로 전망된다.

다음 요인은 데이터센터다. 데이터센터 투자 동향은 하이퍼스케일러(글로벌 데이터센터 기업)가 보유한 데이터센터의 서버 피크(peak) 가동률에 따라 좌우되는 경향이 크다. 투자를 많이 해 서버 가동률이 떨어지면 투자가 둔화된다. 반대의 경우는 투자가 증가한다.

과거 데이터를 분석했을 때 이 주기는 보통 1년 내외다. 데이터센터 투자는 2021년 3분기부터 증가했고, 2022년 3분기부터 감소했다. 사이클을 감안했을 때, 증가할 것으로 기대되는 시점은 올해 3분기다.

현재 주요 데이터센터 가동률은 월평균 피크(peak) 기준 82% 정도다. 2021년 3분기에는 90%까지 증가했다. 보통 피크 가동률이 90%에 근접하면 투자가 늘어난다. 투자 증가는 곧 DRAM 수요로 이어지므로, 이 흐름에 따라 올해 3분기 메모리 반도체 업황 개선도 기대되고 있다.

기술력 집약 ‘고부가가치 제품’ 준비 완료… 수익성 개선에 ‘한몫’

한편, SK하이닉스 등 주요 기업이 혹한기에도 불구하고 기술 개발에 주력한 점도 주목할 만하다. 지난 한 해 SK하이닉스는 AI 반도체 시장 성장에 발맞출 PIM*, HBM3* 등 고부가가치 제품 개발에 속도를 냈다. CPU 및 GPU와 함께 특정 연산에서 높은 속도를 내는 GDDR6-AiM(PIM)을 개발[관련기사]하고, 고대역폭으로 AI 및 빅데이터 처리 속도를 높인 HBM3를 양산[관련기사]하기 시작했다.

가트너가 추산한 올해 AI 반도체 시장은 363억 달러(약 44조 원) 규모*다. SK하이닉스를 비롯한 주요 기업의 차세대 반도체는 AI 시장 성장에 발맞춰 공급이 확대될 계획이다.

* PIM(Processing-In-Memory): 메모리 반도체에 연산 기능을 더해 인공지능(AI)과 빅데이터 처리 분야에서 데이터 이동 정체 문제를 풀어낼 수 있는 차세대 기술
* HBM(High Bandwidth Memory): 여러 개의 DRAM을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가가치, 고성능 제품
* Forecast: AI Neural Network Processing Semiconductor Revenue, Worldwide, 2019 Update

▲ SK하이닉스가 지난해 선보인 서버용 DRAM DDR5 MCR DIMM

DDR5 수요 증가도 기대되는 대목이다. SK하이닉스는 DDR5 교체 수요에 대응할 준비를 마쳤다. 지난해 내놓은 서버용 DRAM인 MCR DIMM*이 핵심 키(key)다[관련기사]. 이 제품은 초당 4.8Gb인 기존 서버용 DDR5보다 속도가 80% 이상 빠르다. 회사는 인텔의 차세대 서버용 CPU 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)를 시작으로 폭발하는 DDR5 수요에 대응한다는 계획이다.

* MCR DIMM(Multiplexer Combined Ranks Dual In-line Memory Module): 여러 개의 DRAM이 기판에 결합된 모듈 제품으로, 모듈의 기본 정보처리 동작 단위인 랭크(Rank) 2개가 동시 작동되어 속도가 향상된 제품

▲ 단기적으로는 Capa가 감소하겠으나, 23년 하반기 시장 반등에 따라 23년 연간 Capa는 소폭 증가할 것으로 예상된다.

고도화된 기술을 접목한 고부가가치 제품은 장기적으로 수익성 개선에 큰 도움을 주기 마련이다. 주요 기업들은 다가올 3분기에 대비해 이미 고부가가치 제품 라인업을 꾸려 놓았다.

반도체 겨울 동안 겨울잠 대신 기술 개발에 주력한 기업들. 앞서 언급한 반등 지표와 함께 ‘메모리 반도체 시장 업턴 전환’을 기대하게 하는 이유는 바로 여기에 있다고 하겠다.

※ 본 칼럼은 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

메모리 반도체의 시장 사이클은 크게 2가지로 분류된다. 경기 흐름을 동반한 사이클인지, 아니면 내재적인 수급에 의해서 움직이는 사이클인지로 구분되며, 이는 시장을 분석하고 미래를 예측하기 위한 바로미터로 쓰인다.

메모리 시장은 이 2가지 사이클을 반복하며 많은 부침을 겪어왔지만, 결과적으로는 우상향의 그래프를 그리며 반도체 시장의 변화와 성장을 주도해왔다. 경기 변화와 혁신적인 기술 및 제품이 사이클의 변곡점으로 작용해왔는데, 이 칼럼을 통해 향후 반등의 계기가 될 주요 모멘텀은 무엇이 될지 살펴보고자 한다.

사실 2012년 이후 메모리 시장은 경기 흐름을 동반한 사이클을 경험한 적이 없다. 그나마 2017년에 시작된 금리 인상 여파로 2019년 큰 폭의 가격 하락을 겪었지만, 코로나19 발생으로 급격히 금리가 인하되면서 시장이 빠르게 반등했다. 그러나 현재 우리가 겪고 있는 하락 사이클은 2007~2008년 이후 처음 겪는 경기 동반 사이클이라는 점을 염두에 둬야 한다.

그 동안의 메모리 사이클과는 다른 양상으로 상황이 전개되고 있고, 경기를 동반한 사이클의 특성상 금리, 실업률 등 주요 경제지표의 움직임이 시장에 큰 영향을 미칠 것으로 예상되고 있다. 현재는 경기 사이클의 위치를 지속적으로 점검하는 게 중요한 시기다.

하지만 올해 하반기에는 이후 나타날 반등의 시그널이 조금씩 나타날 것으로 예상된다. 그 시그널을 관찰하면서 메모리 업체는 언제 투자를 재개하고, 시장의 기회가 어디에 있을지 미리 파악하는 것이 중요하다.

반등의 시그널, 서버 시장 변화에 주목해야

시장 반등의 모멘텀으로 주목해야하는 부분은 서버(Server) 시장에서의 변화이며, 장기적으로는 메타버스를 구현하는 VR(Virtual Reality, 가상현실)/XR(eXtended Reality, 확장현실) 시장과 자율주행 시장에 주목할 필요가 있다. 이러한 신규 응용처의 파급력에 따라 다가올 상승 사이클의 기간이나 강도가 결정될 전망이다.

먼저, 서버 시장에서 주요한 이슈는 첫째, AI(인공지능)처럼 데이터 사용량이 큰 응용처의 수요가 지속적으로 성장한다는 점, 둘째, CPU – 메모리 사이의 성능 차이를 줄이려는 니즈가 커지고 있다는 점이다.

먼저, 첫 번째로 현재 데이터센터에서 수요가 늘어나는 부분은 AI처럼 데이터 사용 강도(Data Intensity)가 높은 영역이다. 코로나19 시기에 수많은 중소 AI 업체들이 생겨나 개발에 몰입했던 반면, 올해는 경기 침체로 인해 업계가 불가피한 합병 등을 겪게 될 가능성이 있다. 하지만 이 시기가 지나면 이러한 응용처가 매출로 연결이 되면서 이후 가시적으로 성장하는 업체가 나타날 것으로 예상된다.

이러한 변화로 인해 CPU 외에 GPGPU*와 같은 보조프로세서(Co-processor)를 쓰는 서버의 비중이 높아질 것으로 보이며, 데이터센터 내 서버 DRAM 용량 변화 외에도 SK하이닉스 등이 강점이 있는 HBM(High Bandwidth Memory: 고대역폭 초고속 메모리) 수요가 점차 유의미한 시장 규모를 만들어 내는 데 기여할 것이다.

* GPGPU: General-Purpose computing on GPU. GPU를 마치 CPU처럼 응용 프로그램 연산에 사용하는 기술

두 번째로 데이터센터 내의 DRAM 성능을 높이거나, CPU와의 성능 차이를 줄이려는 노력이 지속될 것이다. 현재 데이터센터의 품질 이슈가 발생하는 주요 원인이 CPU와 DRAM의 성능 차이 때문이라고 보는 시각이 강하다. 다만, 그만큼 앞으로의 혁신은 메모리에서 발생할 가능성이 높고, 시장 기회도 크다고 볼 수 있다.

그러한 맥락에서 올해 공급되는 DDR5 DRAM이 본격적으로 데이터센터에 채용이 되면, 그 비중이 빠르게 높아질 가능성이 있다. 서버에서 DDR5와 같은 고용량, 고사양 메모리 제품에 대한 수요는 규모 면에서 PC 대비 훨씬 클 것으로 예상되며, CPU 보급에 차질이 없다면 이는 올해 연말부터 내년까지 시장을 주도할 주요 이벤트가 될 것으로 전망된다.

▲ DDR5 DRAM의 본격적인 보급이 메모리 시장을 변화시킬 주요 이벤트가 될 것이다.

기본적으로 DDR5로 전환하면, 공급은 제약 요인이 커지고 수요는 확대 요인이 커지게 된다. DDR5는 ECC* 회로를 칩에 내장하는 등 칩사이즈 증가(Die penalty)로 인해 생산에 제약 요인이 커지는 반면, 수요 측면에서는 32GB(기가바이트)/64GB가 주류를 이루는 서버 모듈 시장이 향후 더 큰 용량의 48GB/96GB로 전환될 것이기 때문에 메모리 업계에 매우 긍정적인 변화가 예상된다.

* ECC(Error Correction Code): 자체적으로 오류를 검출해 수정하는 기능

단기 이슈는 아니지만 2025~2026년에 양산 공급 가능성이 있는 CXL* 보급도 주요한 모멘텀이다. 이 역시도 CPU – DRAM, DRAM – Storage 사이의 성능 차이를 줄이고자 도입되는 변화이며, 이는 구매자부터 공급업체까지 함께 생태계가 조성되는 시장이기 때문에 유의미한 수요 증가로 이어질 전망이다.

* CXL(Compute eXpess Link): 고성능 컴퓨팅 시스템에서 활용되는 차세대 인터페이스로 메모리 대역폭과 용량을 획기적으로 늘릴 수 있다.

그리고 앞서 언급한 것과는 독립적인 이슈이긴 하나 중국의 동수서산(東數西算)*도 서버 DRAM 수급을 전환시킬 수 있는 주요한 이벤트 중 하나이다. 올해부터 3년간 8개 지역에 10곳의 데이터센터를 건설할 계획으로, 약 1,000억 달러의 투자가 발생할 예정이다.

* 동수서산(東數西算): 동부 지역의 데이터 수요를 지원하기 위해 서부 지역에 대규모 데이터센터 클러스터를 건설하는 프로젝트

▲ 중국의 동수서산(東數西算) 지도

장기적인 성장 동력, 메타버스 그리고 자율주행

통상 큰 위기를 겪고 나서 혁신이 나타날 때, 그 혁신을 일으킨 제품이 시장의 유동성을 흡수하는 경향이 있다. 과거 금융위기 이후에는 아이팟(iPod)이 등장하면서 NAND 시장이 큰 규모로 성장했다. 이후 아이폰(iPhone), 갤럭시 등 스마트폰의 등장이 시장의 유동성을 흡수하면서 IT 시장에 커다란 변화를 일으켰다. PC에 국한됐던 DRAM 시장이 이 때 비약적인 성장을 이루며 사상 처음으로 300억 달러 규모를 넘어섰다.

메타버스(XR/AR)와 자율주행이 향후 이와 같은 변화를 일으킬 잠재적인 후보로 예상된다. 이러한 신규 응용처가 성장하면 데이터 사용량이 자연스럽게 증가하고, 데이터센터 수요와 선순환 구조를 이룰 수 있게 될 것이다.

먼저, 메타버스의 경우 PC 수요를 대체할 가능성이 높다. 특히 알파(Alpha) 세대*에게 익숙한 개념이기 때문에 향후 잠재 성장률이 높다고 볼 수 있으며, 수요를 자극할 만한 킬러 애플리케이션(Killer application)이나 기기가 나온다면 스마트폰이 그랬던 것처럼 빠르게 성장할 수 있다. 또한 개인이 사용하는 기기이기 때문에 PC 대비 보급되는 대수는 더 늘어날 것이며, 메모리 탑재량은 PC와 비슷한 수준이거나 향후에는 더 커질 수 있어 수요에 긍정적일 전망이다.

* 알파(Alpha) 세대: Z세대의 다음 세대로, 2010년 초반부터 2020년 중반에 태어난 세대

자율주행의 경우 현재 센서(Sensor)나 아날로그(Analog) 반도체 중심으로 커지고 있는 차량용 반도체 시장이 AP(Application Processor)나 메모리 중심의 시장으로 전환되는 계기를 맞을 것이다. 실제 구현이 된다면 최소 엣지 서버* 이상의 메모리 채용이 발생할 전망이다. 특히, 기존의 IT 기기들은 제품 가격에 따라 메모리 용량이 달라지는 경향이 있는데, 자율주행의 경우 차량 가격에 관계없이 별도의 서비스나 옵션에 따라 고사양 메모리 제품이 전 차종에 채용될 가능성이 있다.

* 엣지 서버(Edge Server): 중앙 서버가 모든 데이터를 처리하는 방식과 달리, 데이터 발생 지역 주변(Edge)에 있어 효율적으로 데이터를 처리하는 서버

이러한 시장이 얼마나 빠르게 도래할 것인지, 향후 5년 이내인지 아니면 10년 이내인지에 따라서 메모리 시장의 양상도 크게 달라질 것이다.

정리하자면 1년 이내 단기 시장에서는 여전히 경기 사이클에 의한 외생 변수의 영향이 클 것으로 예상되지만, 이 구간이 지나면 시장의 기회 요인은 점차 커질 것이며 시장의 반등 가능성 역시 높아질 것으로 보인다.

그리고 반등 시기의 수요를 이끄는 주역은 서버 DRAM이 될 것이다. 이것이 한 해 동안의 수혜로 끝나는 것이 아니라 2~3년간 지속될 모멘텀이기 때문에 상승 사이클의 기간 역시 길어질 수 있다. 그러므로 데이터센터 내의 변화에 맞춰 제품을 준비하고, 신규 응용처의 성장과 이를 주도하는 고객 및 제품을 선점하는 것이 중요하다.

SK하이닉스는 클라우드 시장이 본격적으로 성장할 때 우선 순위를 서버 DRAM으로 두면서 2017년 이후 시장에서 경쟁우위를 보여줬다. 그리고 올해 얼마만큼 준비가 잘 되었느냐에 따라 이후 시장의 상승기에 회사는 더 많은 결실을 거둘 수 있을 것이다.

※ 본 칼럼은 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

반도체 다운턴(Down-Turn) 위기 속 다가오는 새해를 준비하는 지금, 그럼에도 불구하고 SK하이닉스의 반등을 기대해도 좋은 이유는 무엇일까? 2023년, 위기를 새로운 기회로 바꾸어 갈 SK하이닉스의 저력에 대해 미래에셋증권 리서치센터 반도체 섹터 선임연구위원 김영건 애널리스트와 이야기 나누어 보았다.

메모리 반도체 시장의 대(大)전환점, 2023년 하반기

“현재의 전반적인 업황 악화는 내년에도 일부 이어질 것으로 보인다. 하지만 2023년 하반기에는 반등의 전환점을 맞이할 것을 예상한다.”

김영건 선임연구위원은 인플레이션으로 인한 소비심리 위축으로 수요 감소 및 재고 증가, 가격 하락의 연쇄효과를 겪은 반도체 업계의 다운턴이 내년 상반기까지는 이어질 것이라 전망했다. 하지만 그는 “반도체 생산업체들이 현 상황을 인식하고 공급을 조절하고 있으며, 이는 결국 시장에 긍정적인 영향을 미칠 것”이라고 강조했다.

SK하이닉스는 지난 3분기 실적 발표에서 50% 이상 투자 규모 축소, 저수익 제품 중심 감산 계획을 밝힌 바 있다. 반도체 다운턴에 맞서 재고 소진의 시간을 헤쳐 나가며 시장 수급이 정상화 되도록 대응하겠다는 것이다. 김 위원은 “이러한 전략 기조로 볼 때 현재의 공급 과잉은 어느 정도 시간만 주어진다면 충분히 해결할 수 있을 것으로 보인다”고 말했다.

재고 문제가 해결된다면, 반등은 더욱 가까워진다. 데이터센터 서버용 D램 시장의 DDR5 교체 수요와 스마트폰 메모리 수요가 점차 회복세를 탈 전망이기 때문이다. 김 위원은 메모리 반도체 시장의 반등 시점을 2023년 하반기로 예측했다.

그는 “현재의 글로벌 인플레이션 상황을 고려했을 때 어떤 부분에서 수요가 갑자기 반등한다고 말하기는 어려운 상황이라 생각하지만, 데이터센터 서버용 D램 시장이 꾸준히 성장하고 있다는 것은 주목해야 할 부분”이라고 강조했다. AI, 빅데이터, 메타버스 등 새로운 산업의 규모가 커지면서 글로벌 데이터센터 업체(하이퍼스케일러)들의 투자가 꾸준히 늘어나고 있기 때문이다. 또 김 위원은 “코로나19 팬데믹으로 인한 락다운이 지속되며 올해 중국 소비자 신뢰지수가 역사상 최저 수치를 기록했다”며 “내년에는 락다운 상황이 개선될 것으로 보이며, 스마트폰 메모리 수요도 조금씩 늘어날 것”이라고 말했다.

꾸준히 성장하는 데이터센터 서버용 D램 시장이 승부처

역시 관건은 수요다. 그중에서도 꾸준한 성장세를 보이는 데이터센터 서버용 D램 시장은 반도체 업계의 부진을 만회할 승부처로 부상하고 있다.

시장조사기관 옴디아는 올해 처음으로 데이터센터 서버용 D램 수요가 모바일용 D램 수요를 넘어설 것이라고 분석했다. OTT 및 클라우드 사용량의 급증 때문이다. 또 데이터센터 산업의 꾸준한 성장으로 서버용 D램 시장 자체도 꾸준히 성장할 것이라고 전망했다. 김 위원은 “대표적 글로벌 하이퍼스케일러인 메타(Meta)를 예로 들면, 공격적인 메타버스 산업 투자 계획을 지속해서 발표하고 있고 데이터 트래픽 역시 꾸준히 성장하고 있다”며 “하이퍼스케일러들의 서버 보유 규모는 계속 커지고 있기 때문에, 이와 관련된 투자는 늘어날 수밖에 없다”고 설명했다.

▲ 인텔이 공개한 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)의 세부 스펙 (출처 : 인텔)

특히, 2023년 1월 출시 예정인 인텔의 차세대 서버용 CPU 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)가 메모리 반도체 시장의 새로운 전환점이 될 것으로 기대를 모으고 있다. 사파이어 래피즈는 PCIe Gen5 및 차세대 DDR5 램을 지원하는 프로세서로, 성능은 크게 개선되고 전력 소비는 낮아져 운영비 절감이 가능한 것이 특징이다. 김 위원은 사파이어 래피즈 출시를 ‘DDR5 수요 촉진의 신호탄’이라 볼 수 있다고 강조했다.

김 위원은 “하이퍼스케일러들은 넘쳐나는 데이터를 빠르고 효율적으로 처리하기를 원한다”며 “이는 하드웨어 개선이 뒷받침되어야 하는 부분”이라고 설명했다. 결국 반도체 생산업체들의 기술 고도화가 근본적인 반도체 수요 촉진의 트리거가 될 것이라는 의미다.

이어, 그는 “인텔의 사파이어 래피즈를 시작으로 엔비디아나 애플 등 로직 반도체 기업들의 기술 개발이 이어질 것”이라고 예상하며 “메모리 반도체의 고도화도 이에 뒤따를 것이며, 이는 업계 최고 DDR5 기술력을 갖춘 SK하이닉스가 성장할 수밖에 없는 이유”라고 덧붙였다.

결국, 기술이 답이다

시장의 흐름에 따라 차세대 D램 표준 DDR5 시대의 개막은 필연적이다. 옴디아는 전체 D램 생산 중 DDR5가 2023년 점유율 20.1%를 차지하며 DDR4 점유율을 역전, 2025년에는 40.5%까지 높아질 것이라고 전망했다.

결국, 탄탄한 기술 포트폴리오만이 위기를 기회로 바꿀 수 있다. SK하이닉스는 장기적인 성장이 예상되는 서버용 반도체 시장을 선점하기 위해, 관련 기술 경쟁력 강화에 총력을 다하고 있다. 최근 SK하이닉스는 세계 최고속 서버용 D램 ‘MCR DIMM’ 개발에 성공하며, 서버용 D램 시장의 강자임을 다시 한번 증명했다. ‘MCR DIMM’은 모듈을 통해 DDR5의 동작 속도를 개선할 수 있는 신개념 제품으로 SK하이닉스는 고객 수요가 본격화되는 시점에 맞춰 양산에 들어갈 계획이다.

회사는 서버용 D램뿐만 아니라 데이터센터 서버에 탑재되는 Enterprise SSD(기업용 대용량 저장장치, 이하 eSSD) 분야에서도 두각을 나타내고 있다. 지난 8월, SK하이닉스는 현존 최고층인 238단 낸드플래시 개발에 세계 최초로 성공하며 기술 우위를 공고히 했다. 앞서 회사는 지난해 eSSD ‘PE8110E1.S’ 제품 양산을 시작, 자체 개발한 컨트롤러와 펌웨어 기술을 바탕으로 데이터센터를 구축하는 고객들에게 최적화된 솔루션을 제공하고 있다.

김 위원은 “주식 시장에서 SK하이닉스의 가치평가 지표를 감안했을 때 현재의 주가는 과도하게 저평가된 측면이 있다”며 “상당수 반도체 섹터 담당 애널리스트들은 대부분 비슷한 생각을 가지고 있을 것”이라고 강조했다. 이어 그는 “머지않아 메모리 반도체 업계의 봄날은 다시 찾아올 것이며, SK하이닉스 역시 결국 고지에 입성할 것”이라고 국내 반도체 기업들의 주가 전망을 희망적으로 예측했다.

항상 위기에서 새로운 기회를 만들어냈던 SK하이닉스의 저력이 새해에도 빛을 발할 것으로 기대된다.