메르의 생각
반도체 전쟁 근황 업데이트(삼성전자 vs TSMC)
메르
2023.05.14
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※ 감수인 의견 ★★★★★ 메르님의 '투자포인트'는 오렌지보드에서만 ★★★★★ 좋은 글이 많은데, 난이도 및 분량 측면에서 읽기 어렵다는 의견이 있어, 최근 글에는 요약을 더하고 있습니다. 메르님 글은 요약할 게 별로 없습니다. 좀 길더라도 전문을 읽어보시면 좋겠습니다.
요약
위 요약은 핵심을 잘 전달했다고 보기 어렵고 빙산의 일각이니, 전문을 읽으셔야 역사적인 맥락을 이해할 수 있습니다. 매수추천이 아닙니다. 직접 공부하시고 투자하셔야 합니다. 관심 있는 분은 '반도체 시리즈'로 보시면 좋을 듯 합니다. 소재사가 조금 부족한 듯 하지만, 나름 구성이 좋습니다. 반도체 시리즈 링크 
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작년 크리스마스 즈음에 반도체 전쟁 근황을 업데이트 했습니다.
시간도 좀 지났고, 변수도 보이는듯 해서 정리해 봅니다.
처음 읽는 사람도 이해가 되도록 기존 설명글이 앞부분에 포함되어 글이 많이 길어지니 긴 글 주의 바랍니다.
1. 반도체 시장은 메모리 반도체와 비메모리 반도체로 나누어짐.
2. D램과 플레시메모리를 합쳐서 메모리 반도체라고 하고, 나머지를 묶어서 비메모리 반도체라고 보통 부름.
3. 비 메모리는 CPU,AP 등 시스템 반도체가 주력임.
4 메모리 반도체가 많이 사용되는 PC판매가 정체되고 있고, AI, 사물인터넷, 자동차용반도체 등 시스템 반도체에 성장이 집중되어 반도체 시장 규모는 시스템이 70%, 메모리가 30%로 시스템 비중이 계속 높아지고 있음.
5. 메모리 반도체는 삼성과 SK하이닉스, 마이크론 3개 회사가 완제품을 생산하는 과점체제로, 과거 10여 개의 업체들이 있었는데 치킨게임을 통해서 대부분 망하고 3개사가 살아남아있음.
6. 비 메모리 업체는 퀄컴, 인텔, 엔비디아 같은 큰 기업부터 자잘한 수많은 기업들이 있음.
7. 비메모리 반도체 회사들은 설계만 하고 생산 공장(Fab)이 없어 팹리스(Fabless)가 대부분이고, 보통 생산만을 전담하는 파운드리 회사에 위탁 생산을 하게 됨.
8. 삼성은 전통적인 메모리 반도체 분야의 일인자였음.
9. 메모리의 주력시장인 PC 성장이 정체되는 등 시장 확대에 한계가 보이자, 삼성전자는 삼성 파운드리 사업부를 만들며 파운드리 위탁 생산 영역에 발을 담금.
10. 위탁 생산의 절대 강자는 대만의 TSMC임.
11. 위탁 생산 1위라 해봤자 별거 있나 싶겠지만 TSMC 혼자서 대만 기업 전체 시총의 40%를 차지하고 있음.
12. 삼성은 빠르게 성장하는 비 메모리 시장에 발을 담그고, TSMC를 따라잡기 위해 171조의 투자를 감행함.
13. 비 메모리 시장에서 TSMC를 따라잡는 것이 쉽지는 않았음.
14. 비 메모리 생산에 사용되는 미세공정의 기술적 난이도가 너무 높고, 엄청난 시행착오가 필요해서 TSMC를 따라잡을 기미가 보이질 않는 것임.
15. EUV 장비를 활용한 양산 과정을 보면 차이를 알 수 있음.
16. EUV는 인류가 만들어 낸 가장 정밀한 장치로 불릴 만큼 한대 3~4천억짜리의 다루기 어려운 기계라, 수율을 잡고 돈이 되는 양산에 안착하기까지 엄청난 시행착오 과정이 들어감.
17. 5nm 양산을 예로 들면, TSMC는 7~8대의 EUV를 투입해서 매달 7~8만 장의 웨이퍼를 시험생산에 투입함.
18. 매달 7~8만 장을 시험한다며 버린다는 말이고, 웨이퍼 한 장당 1,500개 내외의 D 램이 생산되는 것을 감안하면 폐기 규모가 장난이 아닌 수준인 것임.
19. TSMC는 보유한 80대 내외의 EUV 중 10%인 7~8대를 투입해서 5nm 수율을 잡기 위한 양산 과정을 진행한 것임.
20. 삼성전자는 EUV가 25대 정도 확보되어 있음.
21. 80대를 보유한 TSMC보다 EUV가 적다 보니, 양산 테스트에 투입할 장비 규모도 작음.
22. 삼성전자는 D 램 양산공장을 빌려서, 월 3천 장~1만 장을 5nm 양산 테스트에 투입하다 보니, 월 7~ 8만 장을 테스트에 투입하는 TSMC보다 테스트 규모가 작을 수밖에 없는 것임.
23. 더 많이 테스트한다고 더 빨리 수율을 잡는다는 말은 아님. 하지만, 테스트 물량이 많으면 수율을 빨리 잡을 수 있는 확률이 높아지는 것임.
24. EUV 장비는 TSMC, 삼성전자, 기타사의 공급비율이 7 대 2 대 1 정도가 유지되고 있어, 격차가 좁혀지는 징후는 아직 안 보임.
25. 란체스터 전략이라는 것이 있음. 영국의 항공공학자 란체스터가 공중전을 분석해 발견한 법칙을 기반으로 하는 경영전략임.
26. 전략의 핵심은 "수적으로 우세한 쪽과 열세인 쪽의 실제 전력 차이는 수적 차이보다 훨씬 큰 차이로 커진다"라는 것임.
27. 성능이 같은 아군 전투기 5대와 적군 전투기 3대가 공중전을 벌이면 살아남는 아군 전투기는 5-3=2대가 아니라, √(5 ²-3²)=4대라는 이론임.
28. TSMC는 파운드리만 하는 회사이고, 삼성전자는 메모리에서는 SK하이닉스와 스마트폰에서는 애플과 경쟁하는 종합 전자 회사임.
29. 삼성전자는 다양한 영역에서 세계 최고를 다투는 대단한 종합 전력을 가지고 있지만, 파운드리라는 국지전만 보면 TSMC 대비 집중도의 차이는 어쩔 수 없고, 란체스터 전략의 시각으로 보면 그 차이는 생각보다 더 큰 것임.
30. 투자 부분도 비슷함. TSMC는 추격하는 삼성을 따돌리기 위해 삼성이 투자한 금액보다 더 큰 규모의 투자를 집행하고 있음.
31.TSMC는 비 메모리 시장의 50%이상 점유율에서 나오는 막대한 수익금을 투자로 돌리면 그만이지만, 삼성 파운드리는 메모리 사업부, 가전, 통신사업부의 영업이익까지 당겨와서 투자 규모를 따라가고 있음.
32. 언제까지나 다른 사업부 이익을 떼올 수도 없는 노릇이기 때문에 삼성은 빨리 기술 격차를 따라잡아야 하는 것임.
33. 이런 상황 인식하에 삼성은 파운드리에 하나의 전략을 세우게 됨. '당장의 수익은 일부 포기하고 오로지 기술 우위만을 추구한다.'임.
34. 공정 개발 후 양산해서 수익을 누리는 기간을 짧게 잡고, 지체 없이 바로 다음 공정 개발에 착수하는 전략이었음.
35. 반도체는 더 미세하게 회로를 새길수록 성능이 좋아지고, 크기가 작아지며, 전력을 적게 씀.
36. 14nm > 10nm > 7nm > 5nm > 3nm > 2nm > 1nm 순서대로 발전이 이뤄지고 있음.
37. TSMC의 경우 생산할 거 생산하고 돈도 벌면서 여기까지 왔다는 거고, 삼성은 허리띠 꽉 조여서 풀 베팅을 해서 여기까지 온 것임.
38. 같은 공정이라 해도 다양한 요인에 의해 성능 차이가 많이 남. 5nm 공정을 보면, 삼성은 간신히 적용한 수준이고, TSMC는 능수 능란히 사용하는 모습을 보임.
39. 삼성은 5nm를 사용한 엑시노스 2100, 스냅드래건 888에서 발열 이슈까지 터져, 갤럭시 s21 울트라 판매량이 폭망했을때 TSMC가 3나노를 직행하겠다고 선언했던 것임.
40. 삼성은 기술 우위 전략으로 한방을 노림.
41. 신기술 GAA 공정을 3나노에서 조기 도입한 것임.
42. 3나노에서 GAA 카드가 잘 먹혀들면 기술 우위라는 목표를 달성할 수 있다고 본 것임.
43. TSMC는 GAA를 2025년경으로 예상하는 2나노부터 도입하기 때문에, 삼성전자는 2022년 3나노에 GAA를 조기 도입해서 기술 우위의 전환점이 되는 것을 기대한 것임.
44. 2015년 중국 전국 인민 대표회의에서 시진핑은 '중국 제조 2025'를 선언함.
45. 중국 제조 2025의 핵심은 반도체에 1조 위안(170조 원)을 투자해서 반도체 자급률을 2020년 40%, 2025년 70%까지 올리겠다는 것이었음.
46. 중국 제조 2025를 발표했던 2015년의 중국 반도체 자급률은 6%였음. 반도체 자급률이 6%라는 말은 94%를 외국에서 수입한다는 말임.
47. 중국은 세계 1위의 반도체 소비국이지만, TSMC나 삼성전자 등의 수입에 의존하고 있었던 것임.
48. 2020년이 왔지만, 중국 반도체 자급률은 목표인 40%에 반도 못 미치는 16%에 그쳤고, 2025년이 되더라도 19%에 머무를 것으로 보임.
49. 2020년에 중국이 소비한 반도체는 1천4백억 달러(200조 원)로, 이 중에서 중국이 생산한 반도체는 227억 달러였음.
50. 2015년에 6%였던 반도체 자급률이 5년 만에 16%까지 올라온 것은 비록 목표인 40%에는 훨씬 미치지 못하지만, 그래도 꽤 선방한 것이 아니냐고 생각할 수 있음.
51, 하지만, 2020년 중국에서 생산한 227억 달러에는 TSMC와 SK하이닉스, 삼성전자 등이 중국에 반도체 웨이퍼 공장을 돌려서 나온 물량 144억 달러가 포함되어 있음.
52. 실제 중국기업만 가지고 계산한 매출은 83억 달러, 6%에 불과한 것임.
53. 중국이 목표 달성을 못한 것은 중국의 반도체 자립 전략을 위해서 꼭 필요한 기계를 확보하지 못한 것이 이유 중의 하나가 됨.
54. EUV(Extreme Ultra Violet) 장비임.
55. 반도체를 만들려면 웨이퍼, 산화, 노광, 패키징 등 8개의 단계를 거치게 되는데, 가장 중요한 공정이 노광 공정임.
56. 노광은 실리콘 웨이퍼 위에 반도체의 회로를 빛으로 새기는 단계로 반도체의 설계도이자 반도체 그 자체가 만들어지는 단계임.
57. 노광 공정이 반도체 전체 생산시간의 60%를 잡아먹고, 35%의 비용이 들어가는 핵심공정임.
58. 이런 노광 공정을 수행하려면 빛을 발생시키고, 빛으로 웨어퍼에 회로를 새기는 노광기가 필요함.
59. 워낙 회로도가 미세하다 보니, 엄청난 기술과 정교성이 필요한 기계임.
60. 현재 최첨단 노광기인 EUV는 ASML만이 만들 수 있음.
61.ASML은 네덜란드의 에인트호번에 본사를 두고 있는데, 네덜란드의 전자제품 기업 필립스와 ASMI의 합작으로 1984년 설립되어, 1년에 50대 정도의 EUV 장비를 생산함.
62. 1993년 중국 국영기업이었던 베이징진공관공사에 다니던 직원들이 징둥팡 기술 그룹을 창업함.
63. 징둥팡 기술 그룹은 2001년까지만 해도 일본 기업들의 디스플레이를 위탁 생산하는 하청업체에 불과했음.
64. 2002년, 한국의 현대전자(현재 SK하이닉스)가 부실화되면서 비주력 사업을 매각했는데, 매각 대상 중 현대전자 LCD 사업부에서 분사한 하이디스가 있었음.
65. 2002년 11월 징둥팡기술그룹은 1억 8700만 위안(3,500억 원)으로 하이디스를 인수해서 LCD 패널 및 평면 디스플레이 생산라인을 확보함.
66. 징둥팡은 인수 즉시 LCD 공장의 제조 라인과 주요 연구원들을 중국으로 데리고 갔고, 2006년 베이징과 청두에 LCD 공장을 세움.
67. 중국에 LCD 공장이 완공되자, 하이디스 경영권을 포기해서, 하이디스는 법정관리 및 구조조정을 거치며 먹튀를 당했고, 중국 공장은 낮은 인건비와 정부 지원으로 가격 경쟁력을 확보해서 세계 시장에 진출함.
68. 하이디스를 인수해 세계시장에 진출한 징둥팡기술그룹이 2022년 현재 전 세계 LCD 1위를 차지하고 있는 BOE(베이징 둥팡 전자)임.
69. 중국은 LCD 시장의 성공 경험을 반도체에 도입하려고 함.
70. YMTC(양쯔강 메모리 테크놀로지)와 SMIC(중신궈지)에 국가 반도체 펀드 자금을 몰아주며 해외 인수기업을 찾기 시작함.
71. 반도체는 미국이 세계 패권국가 유지의 핵심으로 보고 있는 산업이었음.
72. 산업혁명이 일어날 때마다 패권 국가가 바뀌고는 했음.
73. 4차 산업혁명을 이끌 산업으로 로봇, 인공지능, 드론, 자율주행 전기차 등을 꼽고 있음.
74. 미국은 이들 산업의 기반이 되는 핵심 영역이 정밀기계 기초기술 및 부품산업, 5G와 반도체라고 봄.
75. 정밀기계와 부품산업은 일본, 독일 두 미국의 우방국이 가장 앞서나가고 있어 관리가 가능함.
76. 5G는 화웨이를 잡아 시간을 벌었기에, 관리가 안 되고 남은 것은 반도체임.
77. 반도체 중에서도 설계는 미국 기업이 앞서나가고 있고, 미국이 보유한 특허가 많아 관리가 되지만, 제조공장이 없는 것을 문제로 봄.
78. 미국은 부가가치가 높아 돈이 되는 설계 위주로 역량을 발전시키고, 제조업을 등한시 한 것임.
79. 영업이익률을 나타내는 스마일 커브라는 말이 있음.
80. 반도체를 보면, 설계 회사가 가장 돈을 많이 벌고, 그다음은 반도체 제조사, 마지막은 상품화를 시키는 패키징 회사 순으로 영업이익률이 낮아지는 구조임.
81. 패키징은 노동력이 중요해서 중국이 많이 했고, 미국은 이것을 받아와서 엔비디아나 인텔 같은 업체들이 상품화해서 판매하는 구조로 돌아감.
82. 중국의 패키징 기업들이 제조까지 하겠다고 나섰고, 설계는 회사 인수와 해킹 등으로 빠르게 수준이 올라가는 상황이 됨.
83. 과거의 반도체 생산은 발전 속도가 워낙 빠르다 보니, 후발주자가 따라가기 힘들었음.
84. 기술이 성숙기에 접어들며 발전 속도가 정체되다 보니, 장비와 돈만 있으면 후발주자가 따라잡을 수 있을 것 같은 상황이 되기 시작함.
85. 돈은 이미 충분하니, 제대로 된 장비만 있으면 중국이 해볼 만하다는 분위기가 된 것임.
86. 반도체가 장비싸움판이 됨.
87. 중국이 반도체를 따라잡기 위해 꼭 필요한 장비가 있음.
88. 최첨단 노광기임.
89. 나노미터(nm, 10억 분의 1m)로 경쟁하는 초미세 회로를 새겨 넣으려면 파장이 극도로 짧은 빛을 쏘아야 하는데, ASML은 파장이 13.5nm에 불과한 극자외선(EUV)을 쏠 수 있는 장비를 세계 최초로 상용화했고, 세계에서 유일하게 생산하기 시작함.
90. 진공상태에서 빠르게 움직이는 미세한 주석 알갱이를 레이저로 쏴 맞춰 플라스마 상태로 만드는 일을 초당 5만 번이나 하는 기계인 것임.
91. 네덜란드의 기술도 중요하지만, 빛을 모아서 실리콘 칩으로 정확하게 쏘는 거울을 만들려면 최고의 광학기술이 있어야 하고, 독일의 광학기술이 들어가게 됨.
92. 1992년, 세계 최대 반도체 생산 업체였던 인텔은 파장이 13.5nm인 노광기 개발에 투자하기로 결정을 함.
93. 노광기를 직접 만들 생각이 없었던 인텔은 노광기를 만들어줄 협력업체를 찾아야 했는데, 그 당시 장비의 강자는 일본의 캐논과 니콘이었음.
94. 반도체에서 일본 업체들과 경쟁했던 미국의 인텔은 핵심 장비인 노광기를 일본 업체인 캐논과 니콘에 의존하고 싶지 않았고, 당시 미국 장비 업체들은 기술이 없었음.
95. 미국과 일본의 반도체 전쟁에서 중립적인 위치에 있었던 네덜란드 기업인 ASML이 대안으로 선택됨.
96. ASML은 인텔의 투자를 받아 미국 기술을 얻었고, 미국정부의 허용하에 관련 업체들을 인수할 수 있었음.
97. ASML이 만드는 노광기에 들어가는 부품 중 ASML이 직접 만드는 부품은 15% 수준이고, 독일의 광학기술, 미국의 광원기술과 일본의 장비, 부품이 합쳐져서 완성되고 있는 것임.
99. 중국이 10나노 이하의 초정밀 반도체를 만들려면, 신상 노광기인 EUV가 필요한데, EUV는 미국의 방해로 구입이 막혀있고, 자체적으로 EUV를 만들려고 하면, 10만개에 달하는 노광기 부품중 핵심부품 제조사들이 ASML에 인수되어 있어, ASML의 허락 없이 돈만 준다고 부품을 사 올 수 없는 것임.
100. 트럼프는 중국이 '중국 제조 2025'를 성공시켜 반도체 자급률을 높이는 것을 막기 위해 ASML을 압박해서 EUV 주문을 못 받게 만듦.
101. 바이든으로 대통령이 바뀌고도 기조는 유지되었고, 대응만 세련되어 짐.
102. EUV 장비는 미국 샌디에이고에 있는 미국 기업 Cymer 사가 레이저 광원을 납품하고 있음.
103. 바이든은 ASML의 EUV를 미국의 기술이 들어간 장비로 간주해서, 수출 시에 미국의 동의를 얻게 만든 후, 지금까지 한 건의 동의도 해주지 않고 있음.
104. 미국은 중국의 반도체 전략에 확실한 길막을 해버렸고, 2022년 12월 24일 현재, 중국은 1대의 EUV도 확보하지 못하고 있음.
105. 미국의 반도체 길막에 대응해서 중국은 화웨이를 키우기 시작함.
106. 화웨이는 2021년 말 선전에 화웨이 정밀 제조유한공사를 설립함. 패키징과 테스트 같은 반도체 후공정을 전문으로 하는 회사임.
107. 화웨이의 자회사 하보과기투자는 중국 반도체 회사 52곳에 투자함. 대부분 반도체 장비, 소재, 설계 자동화, 소프트웨어 업체들임.
108. 반도체 설계회사(팹리스)인 하이실리콘을 이미 가지고 있고, 화웨이는 첫 반도체 제조공장(팹)을 우한에 건설하고 있음.
109. 화웨이의 반도체 기업 인수 및 개발 자금은 중국 정부가 우회 지원함.
110. 중국 정부는 미국의 화웨이 제재로 적자가 될 화웨이의 저가 스마트폰 회사 아너를 국영기업을 통해 1,000억 위안(18조)에 인수해 줌.
111. 화웨이는 아너 매각 대금으로 시설투자를 하고, 반도체 인력을 독일, 스웨덴, 폴란드, 핀란드, 인도 등 세계 각국에서 대거 유치하고 있음.
112. 후베이성 우한의 HSMC는 중국 최초 7㎚ 이하 미세공정 시스템반도체를 제작하겠다며 주목을 받았지만 자금난과 공장 건설 지연을 극복하지 못하고 부도가 남.
113. HSMC는 중국정부가 인수한 후 화웨이에 넘겨줌.
114. HSMC에는 포장도 안 뜯은 ASML(1980Di)의 중국 유일 7㎚ 노광기”가 있었고, 화웨이가 이것을 확보한 것임.
115. 중국이 다양한 우회 수단으로 반도체 개발을 계속하자 미국의 대응도 계속 강해지고 있음.
116. ASML 등이 화웨이 등 중국 기업에 장비를 공급하는 것을 규제하려면 미국 기술이 일정 비중 이상 포함돼 있어야 하는 제약이 있었음.
117. 미국은 일정 비중이 아니라 하나라도 미국 기술이 포함되면 수출 자체를 막을 수 있는 새로운 규제를 계속 공포함.
118. 미국은 2022년 10월, 중국 기업이 첨단 칩 제조 장비를 구매하거나 면허 없이 미국 시민을 고용하는 것을 금지하는 규제를 추가함.
119. 미 상무부 부장관이 2022년 5월 네덜란드를 방문해서 최첨단 EUV뿐만 아니라 지금까지는 허용하던 DUV까지 중국 판매 자제를 요구함.
120. ASML의 2분기 실적 보고서에 따르면 ASML이 주력하는 노광장비 판매에서의 중국 비중은 1분기 34%에서 2분기 10%로 절반 이상 쪼그라들었고, 1분기 점유율 3위를 차지했던 대만 TSMC(22%)가 점유율 19% p가 늘어난 41%를 기록하면서 거래 비중 1위로 올라섬.
121. 중국 매출이 반 토막 밑으로 빠지고 있는데, 미국은 규제를 더 강화를 하라하고, 중국은 자체 개발하겠다고 국가적인 지원을 퍼붓고 있는 것임.
122. 11월 16일 발표된 미국 반도체 대표기업 엔비디아의 3분기 실적에서 흥미로운 관전 포인트가 발견됨
123. 미국의 대중국 반도체 수출규제로 엔비디아가 중국 시장에서 어느 정도 매출 타격을 입었을까'가 관전 포인트였음.
124. 8월 초, 미국 상무부는 ‘군사 목적 전용 가능성’을 명분으로 미국산 고성능 AI 반도체의 중국 수출 규제를 발표한 바 있음.
125. 가장 직격탄을 맺은 업체가 고성능 GPU인 ‘A100’을 생산하는 엔비디아였음.
126. 엔비디비아는 중국 데이터 센터 칩 시장의 90% 이상을 차지하고 있었음.
127. 3분기 실적을 보니 의외의 결과가 나옴.
128. 엔비디아의 3분기 매출이 시장 전망치보다 훨씬 좋게 나온 것임.
129. 중국 시장의 데이터 센터 칩 매출이 전년 동기 대비 31%나 증가한 것이 매출 증가의 원인이었음.
130. 엔비디아는 기존의 ‘A100’과 ‘H100’이 아닌 미국 정부의 반도체 수출 규제 범위에 저촉되지 않는 ‘A800’이라는 저사양의 데이터 센터 칩을 만들어 중국에 수출함.
131. ‘A800’은 미국의 반도체 규제를 피하기 위해 데이터 전송속도를 초당 400기가 바이트(GB)로 낮춘 것으로, ‘A100’의 초당 600GB보다 성능이 떨어지는 저사양인 것임.
132. 중국은 저사양인 A800을 더 많이 때려 넣어버려 성능 저하를 어느 정도 커버를 해버리니, 매출이 늘어난 것임.
133. 중국 특유의 질로 안되면 양으로 커버한다 전략으로, 저사양 반도체와 장비를 대량 투입해서 성능 차이를 극복하고 있음.
134. 미국의 입장에선, 중국의 반도체 굴기를 견제하고 싶지만 동시에 미국 기업의 이익은 잃고 싶지 않은 모순이 현실적으로 존재하는 것임.
135. 최근 미국은 고성능 반도체 규제에 이어 반도체 장비까지 규제의 범위를 넓힘.
136. 미국 상무부는 10월 7일에 ▲18나노미터(nm) 이하 D 램 ▲128단 이상 낸드 플래시 ▲핀 팻(FinFET) 구조 또는 16·14nm 이하 로직칩 등 수출 통제 품목은 허가 없이 중국에 수출할 수 없도록 하는 규제 안을 발표함.
136. 미국 정부는 자국 기업뿐만 아니라 EUV 노광장비를 공급하는 네덜란드의 ASML 등 주요 반도체 장비기업들에도 대중국 반도체 압박에 동참할 것으로 요구하고 있음.
137. 현재의 ‘스펙 다운’ 규제만으로 중국의 반도체 굴기를 견제하는 게 잘 먹히지 않아, 새로운 규제가 계속 나올 가능성도 높아지고 있음.
138. 현재 파운드리는 TSMC가 원탑이고, 삼성전자가 따라가고 있는 상황임.
139. 인텔이 떨어져 나가며 TSMC와 삼성전자 양강 구도가 된 것임.
140. 인텔은 10나노는 엄청 잘 만들어. 10나노의 장인으로 불리기까지 함.
141. 같은 10나노에서 반도체 종합성능으로 인텔이 100이라면 삼전이 52, TSMC가 47이 나오는 정도로 인텔이 10나노를 잘 뽑아낸 것임.
142. 그런데, 인텔은 7나노 진입에 실패함.
143. 여타 후발주자들인 SMIC는 12나노, UMC는 22나노 등으로 인텔보다 더 후진 수준이라, 7나노는 삼성전자와 TSMC 양강 체제가 된 것임.
144. 삼성전자는 7나노 진입에 성공했지만, 문제가 있었음.
145. 삼성전자가 7나노를 DUV가 아닌 더 선진적인 EUV 설비로 만들어 TSMC를 제쳤다고 자랑함.
146. 하지만 결과는 참담했음. 애플이 TSMC로 떠났고, 삼전에 새로 물량을 줬던 엔비디아까지 삼전 7나노를 포기하고 떠나감.
147. 수율이 안 나온 것임.
148. 현재 반도체는 나노 경쟁임.
149.1나노가 머리카락의 10만 분의 1 굵기로, 감이 잘 안 잡히지만 엄청 얇다 정도로 보면 됨.
150. 문제는 너무 선이 얇아지다 보니, 전자가 통제가 잘 안되는 문제가 생기기 시작함.
151. 핀 팻(FinFET) 공정이 나옴.
152. 기존 평판 FET는 한 면을 접했는데, 핀 펫은 바닥을 올려서, 한 면이 아니라 양면을 접하게 만듦.
153. 두 군데에서 선을 접하니 한 군데서 선을 접하는 평판 FET보다 안정성이 높아져, 선폭은 안 줄었지만 성능이 개선됨.
154. 선폭은 안 줄어 10나노지만, 핀펫공정으로 만드니 7나노급 성능이 나온다는 말임.
155. 더 나은 공정이 있음. GAA 펫(GAAFET)임.
156. FinFET이 양면을 접하지만, GAAFET은 가운데를 통과하며 4면을 접함.
157. 이론상 양면을 접하는 핀펫보다 4면을 접하는 GAA 팻이 더 안정적이고 성능이 좋을 수밖에 없음.
158. GAAFET의 업그레이드 버전인 MBCFET에 삼성전자가 특허를 가지고 있음.
159. 2022년 6월 시험생산을 시작한 삼성전자의 3나노가 MBCFET 방식임.
160. MBC팻으로 만든 3나노는 성능이 30% 좋아지고, 크기가 35% 작아졋고, 전기를 절반 밖에 안먹게 됨. .
161. 문제는 아직 수율을 잡지 못하고 있는 것임.
162. 3나노 수율이 안 잡히자 파운드리 사업부 임원들이 대거 갈려 나갔고, 그 자리는 이재용 부회장이 신임하는 메모리사업부 임원들로 교체가 됨.
163. 삼성의 대응 방안은 "수율은 잡지 못했지만 양산은 시작한다"임.
164. 삼성 3나노의 첫 납품처는 PanSemi였음.
165. 비트코인 채굴용 장비를 만드는 중국기업이라, 제대로 된 납품처를 확보하지 못한 것으로 봐야함.
166. 수율에 대해 오해하는 게 있음. 수율이 10%든 100%든 비용의 문제이고, 불량품을 제외한 양품만 받아서 쓰면 되는 게 아니냐는 오해임.
167. 수율은 수많은 칩들을 모아놓은 웨이퍼당 양품 생산의 비율인데, 반도체 회사들은 칩을 낱개로 구매하는 게 아니라 수많은 칩들을 모아놓은 웨이퍼 단위로 구매를 함.
168. 수율이 낮다는 것은, 감자를 박스 단위로 사 오는데. 박스 안에 썩은 감자가 많은 상태라는 것임. 썩은 감자를 골라낸다고 일을 제대로 할 수 없게 됨.
169. 삼성전자는 수율을 잡지 못하고 생산을 시작하다 보니, 양산이라고 표현을 못 하고 시험생산이라는 다소 생소한 용어를 사용함.
170. 계속 찍어내면서 수율을 올리는 작업을 하겠다는 말임.
171. 삼성은 미친듯한 속도로 3나노 공장을 평택에 건설하고 있음. 돌이킬 수 없는 풀 배팅임.
172.TSMC도 3나노에 도전하고 있음.
173. TSMC는 "3나노까지는 Fin 팻 방식으로 가능하고, GAA 팻 방식은 2025년 예정된 2나노에서 하면 됨"이라는 입장임.
174. TSMC는 2022년 2월에 하겠다던 3나노 양산이 계속 연기되며 삼성전자가 말한 "핀팻 공정의 한계에 온 게 아닐까?" 하는 의문이 부각된 것임.
175. 이런 상황에서 TSMC가 3나노 양산과 관련된 새로운 계획이 공개됨. 3나노를 N3, N3E, N3P, N3S, N3X의 5종류로 순차 도입하겠다는 계획임.
176. 애플에 공급된다고 하는 3나노는 N3임.
177. N3는 성능 면에서는 5나노보다는 개선되었고, 3나노에는 아직 못 미치는 4나노급 또는 보급형 3나노로 볼 수 있음.
178. 반도체의 성능은 보통 밀도(크기), 속도, 전력 사용량으로 비교를 함.
179. 삼성의 3나노는 5나노보다 크기가 35% 작아지고, 속도가 30% 빨라지고, 전력이 45% 줄어드는데 비해서, TSMC가 연내 출시하겠다는 3나노는 크기가 13% 작아지고, 속도가 10% 빨라지며, 전력이 30% 줄어드는 정도임.
180. TSMC CEO는 보급형 3나노를 2022년말까지 출시하고, 향후 2년에 걸쳐서 N3E, N3P, N3S, N3X를 순차적으로 출시하겠다고 함.
181. 제대로 된 3나노에 가기까지 단계적으로 성능을 개선하겠다는 말임.
182.N3에 이어서 2023년 3분기에 출시 예정인 N3E는 크기를 8%, 전력소비를 34% 줄이고, 성능을 18% 올리겠다는 것임.
183. N3E는 N3보다 성능을 8% p 높이는 대신, 크기는 N3보다 더 커지고, 소비전력은 큰 차이가 없음.
184. 23년 3분기까지 나오는 TSMC의 3나노도 삼성전자급 성능이 아니라는 말임.
185. TSMC가 2024년에 출시할 N3S는 크기를 최대한 줄이는 모델이고, N3X는 전력 소모와 관계없이 극한 성능을 3나노 급으로 뽑겠다는 수준임.
186. 밀도(크기), 성능, 전력 사용량을 모두 만족하는 3나노 포기하는 대신 GAA 공정으로 2나노를 2024~5년에 만들고, 현재의 핀팻 공정으로는 밀도, 성능, 전력 사용량 중 한두 가지를 만족하는 반도체를 공급하겠다는 전략으로 봐야 할듯함.
187. TSMC의 전략도 나름 일리는 있음.
188. 애플 등 구매사들의 니즈가 각각 다르기 때문에, 구매사들의 니즈에 맞춘 3나노를 공급하며 수율을 최대한 올리겠다는 전략임.
189. 실리적이기는 하지만, 약간 없어 보이는 전략이기는 함.
190. TSMC의 전략에 대한 시장 반영은 주가를 보면 간접적 알 수 있음.
191. TSMC의 주가는 삼성전자보다 더 많이 빠지고 있고, PER가 20배에서 15배까지 낮아짐. 물론, 대만-중국 긴장 고조 영향도 포함되어 있음.
192. 삼성전자의 3나노는 수율이 문제고, TSMC의 3나노는 종합성능이 문제인 상황이 됨.
193. 삼성전자가 3나노 수율을 70% 이상으로 올려 경제성을 확보하면, 2023년은 삼성전자에게 기회의 해가 될 수 있다고 봤음.
194. 삼성전자가 3나노 수율을 잡는 게 빠를지, TSMC가 제대로 된 3나노를 뽑아내는 게 빠를지가 관전포인트 였던 것임.
195. 다만, 파운드리에만 집중하고, 고객과 경쟁하지 않는 본질적인 경쟁력을 TSMC는 가지고 있어서, 삼성전자가 단기 승부에 이기더라도 힘든 싸움을 계속해야 함.
196. 종합격투기 선수와 권투선수가 권투시합을 하는 형국이라, 종합격투기 선수가 불리한 게 상식인 것임.
197. 삼성전자 파운드리 사업부를 분리해서 미국에 상장하는 이야기가 슬금슬금 나오는 이유이기도 함.
198. TSMC는 3나노 생산이 가능한 공장을 미국 애리조나에 착공함.
199. 대만에서 반도체 산업은"실리콘 실드"라고 불림.
200. 경제를 책임지는 것뿐만 아니라, 중국으로부터 국가를 지키는 방패 역할을 한다고 보기 때문임.
201. 이번에 미국 애리조나에 착공하는 반도체 공장은 최고 3nm까지 생산이 가능한 최첨단 공장이라 바이든 대통령은 물론, 애플의 팀 쿡, 엔비디아의 젠슨 황, AMD의 리사 쑤등 미국 테크기업 CEO들이 총출동해서 축제 분위기를 냄.
202. TSMC가 최첨단 공장을 미국에 건설하는 것은 대만의 "실리콘 실드" 역할을 포기하는 것이 아니냐는 생각을 할 수가 있음.
202. 일단, 미국 애리조나에서 생산하는 것은 5nm임.
203. TSMC가 미국에 건설하는 공장은 2개로, 2024년에 양산이 시작되는 것은 1공장에서 나오는 5nm이고, 3nm는 2026년에 완공되는 2공장에서 생산을 검토하겠다는 수준임.
204. TSMC의 CEO는 의미심장한 발언을 함. 2026년에 생산되는 3nm가 과연 최첨단 공정인가 하는 발언임.
205. 2022년 12월 16일, TSMC의 새로운 계획이 발표되며 미스터리가 풀림.
206. TSMC는 2026년에 1nm 공장을 대만에서 착공하겠다는 발표였음.
207. TSMC가 대만의 "실리콘 실드"기능을 포기한 것이 아니라는 말임.
208. 삼성전자는 실적이 계속 나빠지고 있음.
209. 시스템반도체는 주문을 받고 만드는 방식이고, AI, 사물인터넷, 5G, 차량용 반도체 등이 계속 성장하고 있어 불황의 영향을 덜 받지만, 삼성전자 반도체 매출의 70%를 차지하는 메모리 반도체는 일단 생산후 판매하는 방식이라, 수요가 줄면 재고가 늘고 가격이 빠르게 하락하는 속성이 있음.
210. D 램 거래가격이 한달에 22% 하락하는 등 메모리 반도체 불황이 매출 하락으로 이어지고 있음.
211. 삼성전자는 2025년 2nm, 2027년 1.7nm 반도체 양산을 목표로 하고 있고, 파운드리 생산능력을 2027년까지 현재의 3배로 늘리겠다는 계획이라 앞으로도 많은 투자가 필요함.
212. 메모리에서 나오는 이익으로 파운드리에 자금을 쏟아부어야 하는 삼성전자 입장에서 메모리 부문의 적자전환은 부담이 클듯한 상황이 됨.
213. 2023년까지도 반도체 시장이 계속 나빠질듯함.
214. 2022년 3분기 스마트폰 출하량은 3억 100만대로 1년 전보다 12% 감소했고, PC는 전년 동기 대비 20% 줄어든 6,800만 대가 출하되는등 매출이 가파르게 떨어지고 있음.
215. 비트코인 등 암호화폐의 채굴 축소도 반도체 매출에 생각보다 큰 영향을 미치고 있음.
216. 전기료가 오르며 채굴원가가 높아지고, 이더리움이 채굴 방식을 바꾸자, 반도체 수요가 줄어들기 시작함.
217. 삼성전자의 3nm 양산품을 첫 번째로 공급하는 회사가 암호화폐 채굴 장비를 공급하는 회사이듯이, 반도체 시장에 생각보다 암호화폐 비중이 높았던 것임.
218. 연간 100억 달러의 그래픽카드를 구매하던 이더리움 채굴업자들이 채굴방식 변경으로 시장을 완전히 떠나면서, 이 부분도 생각보다 큰 영향을 보이고 있음.
219. 비트코인도 채굴 장비 구입과 전기료 등 채굴 비용이 암호화폐 가격보다 높아지는 수준까지 올라가게 됨.
220. 채굴 방식이 아닌 암호화폐의 등장과 계속되는 전기료 인상 추세 등을 감안하면, 암호화폐 쪽의 반도체 수요 증가는 쉽지 않은 일이 될듯함.
221. 2023년 5월 시점의 3나노 전쟁은 TSMC의 승리로 마무리가 되는 분위기임.
222. 5월4일, 카이스트에서 삼성전자 DS부문장인 경계현 사장이 발표를 함.
223. 경사장은 "냉정하게 얘기하면 삼성전자의 파운드리 기술력은 TSMC에 1~2년 뒤처져 있다"며 "2nm(나노미터) 공정이 들어오는 시점부터는 삼성전자가 앞설 수 있다""5년 안에 TSMC를 앞설 것이라고 발언을 한것임.
224. 삼성전자는 GAA공정을 2022년에 3나노에서 적용해서 수율을 잡고있는 상황이고, TSMC는 2025년부터 2나노에 GAA를 도입하는 일정이니, GAA로 승부를 보는 2나노에서 한번 붙어볼 만하다는 말로 보임.
225. 투자쪽이 변수가 될지도 모름.
226. TSMC는 2023년 4월에 개최된 실적 콘퍼런스콜에서 2023년 설비투자 규모를 320억달러내에서 집행하겠다고 발표함.
227. 2022년의 363억달러보다 12%정도 설비투자 규모가 줄어든 것임.
228. TSMC도 2023년 1~4월 매출이 28조원 수준으로 2022년 1~4월보다 낮아진 상황임.
229. 고객사의 주문이 줄어들어 2023년 1분기에는 6~7나노 공정을 제외하고는 가동률이 50%이하로 하락하고 있음.
230. 작년 1분기에 전공정이 100%로 풀가동 하던것에 비하면 가동률이 반토막이 난 것임.
231. 2분기 전망도 더 악화되어, 전년 동기 대비 16%이상 매출 하락이 예상되는 상황이라 설비 투자를 줄이는 것임.
232. 파운드리는 고객사의 주문을 받아 위탁생산하는 수주형 산업이라 메모리에 비해 재고부담이 적어 경기영향을 덜 받아 왔는데, 기존 계약이 만료되고 신규 계약물량이 줄어들면서 파운드리 업황도 나빠지고 있는 상황임.
233. 삼성전자는 2023년 1분기, 반도체 부문에서만 4조5800억원의 적자를 기록함.
234. 반도체 부문에서 분기적자를 기록한 것은 2008년 금융위기 여파가 심했던 2009년 1분기에 겪었던 일이라 14년만에 벌어진 일임.
235. 메모리 반도체가 위축된 가운데, 파운드리도 신규 수주가 줄어들면서 가동률이 떨어진게 원인임.
236. 삼성전자는 이런 상황에서 큰 베팅을 하고 있음.
237. TSMC는 전통적으로 주문을 받고 제조시설을 확보하는 방식을 쓰고 있지만, 삼성전자는 파운드리 제조시설을 먼저 지은 후 주문을 받는 '셀 퍼스트'전략을 추진하고 있음.
239. 예상대로 주문이 따라오면 빠른시간에 주문 소화가 가능하지만, 주문이 없으면 공장을 놀려야 하는 하이리스크 하이리턴 방식임.
240. 삼성전자는 투자를 줄이는 TSMC와 달리, 2023년 1분기에만 10조 7000억을 시설투자비로 집행했고, 이 수준은 삼성전자 창립이래 1분기 기준으로는 역대 최대 금액임.
241. 2023년에 예정된 설비투자 규모만 50조원 이상으로, 이중 15조원 정도가 파운드리 사업에 투입할 것으로 알려지고 있음.
242. 삼성전자는 HPC(고성능컴퓨팅)을 중심으로 시황이 회복되어, 빠르면 하반기부터 실적 반등을 기대하고 있음.
243. TSMC는 일본산 칩은 10%, 미국산 칩은 30%정도 가격인상을 할 것이라는 움직임이 보이고 있음.
244. 파운드리 시장점유율 59%(2022년말 기준)의 시장지위를 바탕으로 매출감소를 수익성 제고로 커버하려는 것임.
245. 파운드리 시장점유율 16%인 삼성전자로서는 TSMC의 가격인상에 묻어서 어느정도 수익성 만회를 할 수 있을듯함.
246. 삼성전자의 3나노 수율도 많이 올라옴.
247. 2023년 4월기준 60%까지는 3나노 수율이 올라와서, 이제 10%p 정도만 높이면 목표수율에 도달하는 상황임.
248. 웨이저자 TSMC CEO는 4월 실적발표회에서 "당사 3나노 공정은 HPC와 스마트폰에 힘입어 올해 완전가동을 기록할 것이라고 함.
250. 스마트폰은 올해 3분기에 출시되는 아이폰에 TSMC의 3나노가 들어간다는 것을 말함.
251. 삼성전자와 TSMC가 모두 기대하는 HPC는 여러 서버에서 복잡한 계산을 병렬로 고속 처리하는 컴퓨터임.
252. 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 머신 러닝(ML)과 같은 기술 사용으로 빅데이터 분석 수요가 빠르게 늘어나고, 이를 지원하기 위한 HPC 애플리케이션 수요도 급증하는 추세이기는 함.
253. TSMC는 올해 하반기 HPC용으로 개발한 3나노 2세대 공정(N3E)를 양산할 계획이고, 삼성전자 역시 작년 양산을 시작한 3나노에 2세대 공정을 도입해서 HPC에 적용하겠다는 것임.
254. 현재 삼성전자는 HPC고객을 타겟으로 4나노공정인 'SF4X'를 밀고 있지만, 이것을 2세대급 3나노로 대체해서 HPC시장 점유율을 높여보겠다는 것임.
255. 4나노까지는 수율이 잡히다보니, 4나노 공정을 기존 2개에서 5개로 세분화해서 HPC와 차량용 반도체등에 적합한 상품으로 양산하려하고 있지만, 4나노에서 지체하지 않고 빠르게 3나노까지 가겠다는 전략임.
256. 두 회사 모두 반도체 산업은 거시 경제 악화로 수요 침체 우려가 크지만, HPC 시장은 데이터 처리 수요 폭증과 서버·데이터센터 업그레이드 교체 등으로 거시 경제 영향을 적게 받는 영역으로 보고있는 것임.
투자 포인트
- 시설투자를 축소하고, 수익성을 확보하는 TSMC vs 시설투자를 확대하고 기술개발에 승부를 거는 삼성전자로 전략이 뚜렷하게 나뉘어지는 상황임.
- 삼성전자는 60%까지 올라온 3나노 수율이 70%에 도달해야, 본격적인 빅테크 기업의 수주를 기대할 수 있음.
- 수율 70% 도달을 확인하는게 가장 기본적이고 중요한 투자 포인트임.
- 한국 기업이라 삼성전자를 응원하고 있지만, 사실, 쉽지않은 싸움임.
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다른 시각으로 세상을 정리해 봅니다. 네이버 메르의 블로그에 글을 쓰고 있습니다
- 스피키오 · 일 년 전
와 지렸습니다ㅡ많이 많이 배웠습니다 - 김성원jwmn · 일 년 전시간 가는줄 모르고 봤네요. 감사합니다
- 이명규 · 일 년 전
감사합니다. - Olivia · 일 년 전너무 재밌네요.
- v14 · 일 년 전
얼마전 AMD에서 4나노 수주했는데 지켜봐야 할 것 같습니다 - 겸 · 일 년 전
편하게 보시고 싶은 분들은 Gadget Seoul에서 관련 내용 편하게 들으실 수 있어요 - 지형주 · 일 년 전
안녕하세요. 글 잘 읽고있습니다. 3나노 수율이 60프로까지 올라왔다라는 얘기는 혹시 출처가 어떻게 되나요.- 메르 · 일 년 전내부 인물에게 들었습니다
- 질문 작성자 · 일 년 전
메르님 안녕하세요. 개별 종목 관련 질문은 여기다가 하라고 하셔서,,, 반도체와는 관련없지만 질문을 드리고자 댓글 남깁니다. 동국산업.. 주가흐름 어떻게 될까요 5월 초 악재 뜨면서 계속 같은 기사 같은 내용으로 돌려쓰면서 일부러 빼는거같은데... 약간 차트 기술적인 측면일수도 있으나.. 의견이 궁금합니다- 메르 · 일 년 전자회사인 건설사가 광주 오피스텔 미분양에 물려서 같이 힘들어 지는게 영향이 큰듯합니다. 차트쪽은 지식이 없어요.
- 이동근 · 일 년 전
넘 재밌습니다.삼전 화이팅~~ - 이종희 · 일 년 전
삼성전자 화이팅! 입니다. - dr raon · 일 년 전
잘읽었습니다 내용에 비해 스크롤이 짧은느낌.. 감시힙니다!
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