최근 메모리반도체 가격하락과 미중 무역갈등 심화로 반도체 산업의 불확실성이 높아지는 가운데, 이를 타개하기 위한 방안으로 3차원(3D) 메모리와 관련된 기술개발과 특허출원이 활발하다.
6일 특허청에 따르면 3D 메모리 관련 출원은 2013년 이전에는 연 150건 이하에 불과했지만, 2014년을 기점으로 급격히 늘어 매년 300여건의 출원이 이어진다.
3D 메모리 기술은 반도체 소자를 여러 층 쌓아 단위면적당 저장용량을 극대화하는 제조공법이다.
대표적인 제품으로 비휘발성 메모리 분야에서의 3D 낸드플래시, 휘발성 메모리 분야에서의 광대역 폭 메모리(HBM)가 있다.
3D 낸드플래시는 기존 2D 반도체 제조에서 각광받던 미세공정 기술이 한계에 부딪히자 이를 극복하기 위해 2차원으로 배열된 반도체 소자를 수직으로 쌓은 메모리반도체로, 현재 96층 3D 낸드플래시가 양산된다.
이런 3D 낸드플래시는 대용량·고속 처리가 요구되는 인공지능, 가상현실, 빅데이터 분야에서 널리 사용돼 시장규모가 급속히 커진다.
최근 5년간 출원인별 동향을 보면 내국인이 78.6%, 외국인이 21.4%를 차지했다.
삼성전자와 SK하이닉스가 메모리반도체 분야에서 후발업체와의 기술 '초격차'(넘볼 수 없는 차이)를 유지하기 위해 기술개발을 지속한 결과로 분석된다.
광대역 폭 메모리는 DRAM을 여러 층 쌓은 뒤, 실리콘관통전극(TSV)을 이용해 상호 연결한 다층 메모리반도체로, 전력 소모가 적고 데이터 처리용량이 높다.
GPU 등 시스템반도체와 연결이 쉽다는 장점으로 차세대 반도체 기술로 주목받는다.
3D 낸드플래시와 마찬가지로 광대역 폭 메모리 분야에서도 우리나라 기업이 특허출원을 주도하고 있는데, 최근 5년간 출원 113건 중 81.4%(92건)를 삼성전자와 SK하이닉스에서 출원했다.
외국 출원기업으로는 TSMC, 인텔, 마이크론 등이 있다.
이동영 특허청 전자부품심사팀장은 "메모리반도체 수요 감소에 따른 가격하락으로 반도체 위기론이 대두되지만, 4차 산업혁명이 본격화하면 인공지능, 사물인터넷 등에 필요한 고성능 메모리 수요는 늘 수밖에 없을 것"이라며 "경쟁국을 따돌리고 메모리반도체 세계 1위를 고수하려면 3D 반도체 등 관련 연구개발을 지속할 필요가 있다"고 밝혔다.
삼성전자 주력 사업이 흔들리고 있다. ‘내우외환’이다. 반도체는 불황의 늪에 빠져 있다. 품질 결함이 드러난 야심작 갤럭시폴드는 언제 출시될지 기약이 없다. 악재가 겹치면서 올해 실적이 반토막 날 것이란 전망이 나온다.삼성전자의 양대 축은 반도체와 스마트폰이다. SK증권에 따르면 지난해 삼성전자 영업이익(58조8900억원)의 약 93%가 반도체(44조5200억원)와 스마트폰(10조1710억원)에서 나왔다.반도체사업엔 외풍이 거세다. 주력 제품인 D램 가격이 뚝뚝 떨어지고 있다. 지난달 31일 시장조사업체 D램익스체인지의 보고서에 따르면 PC에 주로 들어가는 DDR4 8기가비트(Gb) D램의 5월 고정거래가격(3.75달러)은 한 달 전보다 6.25% 떨어졌다. 2016년 9월(3.31달러) 후 처음으로 3달러대를 나타냈다. 역대 최고치를 기록한 작년 9월(8.19달러)에 비해 54.2% 하락했다. 그 여파가 고스란히 삼성전자 반도체사업 실적에 미치고 있다. 지난 1분기(1~3월) 삼성전자 반도체 영업이익은 4조1200억원을 기록했다. 전년 동기보다 64.3% 급감했다.5월 초까지만 해도 ‘D램 가격이 2분기에 바닥을 다지고 3분기부터 반등할 것’이란 전망이 우세했다. 최근엔 미국과 중국 간 무역분쟁 여파로 회복 시기가 늦어질 것이란 우려가 나온다. D램익스체인지는 “통상갈등이 격화하면서 올 하반기 D램 가격은 당초 예상한 것보다 더 심하게 요동칠 것”이라고 내다봤다.스마트폰사업은 성장성 둔화가 문제점으로 꼽힌다. 갤럭시S10 시리즈가 전작 대비 선방하고 있지만 기대한 판매량엔 못 미치고 있다. ‘회심의 한 수’였던 폴더블폰 갤럭시폴드는 품질 문제가 발생했다. 고동진 삼성전자 IM(IT·모바일)부문장(사장)이 지난달 31일 “출시 일정을 몇 주 안에 공식 발표할 예정”이라고 했지만 정확한 날짜는 공개되지 않았다. 업계에선 ‘예상보다 결함 보완 작업이 쉽지 않은 것 같다’는 관측이 제기된다.연이어 불거진 악재 때문에 올해 삼성전자 영업이익은 지난해의 반토막 수준에 그칠 것으로 증권가는 예상하고 있다. 금융정보사이트 와이즈리포트에 따르면 삼성전자의 올해 영업이익 컨센서스(증권사 전망치 평균)는 28조4100억원이다. 지난해의 48.2% 수준이다. 한 증권사 연구원은 “삼성전자가 안갯속에 갇힌 상황”이라며 “미·중 무역 분쟁 같은 불확실성 요인이 지속되는 게 문제”라고 지적했다.황정수 기자 hjs@hankyung.com
WSTS 보고서…메모리 시장 올해 31% 역성장 전망올해 전세계 반도체 시장 매출이 두자릿수 감소율을 기록하겠지만 내년에는 플러스 성장으로 돌아설 것이라는 전망이 나왔다.4일 업계에 따르면 세계 반도체 수급동향 조사기관인 세계반도체시장통계기구(WSTS)는 이날 발간한 보고서에서 올해 반도체 시장 매출이 4천120억8천600만달러(약 486조7천억원)로, 작년보다 12.1%나 줄어들 것으로 예상했다.이는 올 2월 보고서에서 제시한 전망치인 '3.0% 감소'에서 큰 폭으로 하향조정된 것이다.WSTS는 지난해 8월까지만 해도 올해 반도체 시장이 5.2% 성장할 것으로 내다봤으나 11월에 2.6%로 낮춘 뒤 올 2월에는 역성장 전망을 내놨었다.이번 보고서는 "모든 품목의 매출이 줄어들 것으로 예상되는 가운데 메모리 반도체 매출이 작년보다 30.6%나 감소할 것으로 추정된다"면서 "지역별로도 예외 없이 모두 역성장할 것"이라고 밝혔다.지난해 매출 1천579억6천700만달러로, 전년 대비 무려 27.4%나 늘어나며 반도체 업계의 호황을 주도했던 메모리 반도체는 올해 1천95억9천만달러에 그칠 것으로 예상됐다.보고서는 그러나 내년 전망에 대해서는 모든 지역과 품목에서 다시 성장세를 보일 것이라고 낙관했다.전체 반도체 시장 매출은 4천343억8천900만달러로 올해보다 5.4% 증가하며, 특히 메모리 시장(1천168억7천300만달러)이 가장 높은 6.6%의 성장률을 기록할 것으로 전망했다.미국 캘리포니아주(州) 새너제이에 본부를 두고 있는 WSTS는 삼성전자, SK하이닉스와 미국 마이크론·텍사스인스트루먼트, 일본 소니·도시바, 독일 인피니온 등 전세계 주요 반도체 업체 40여개를 회원사로 둔 비영리 업계 단체다./연합뉴스
기술패권 핵심과제…미국견제 자극받아 불꽃 튀는 '대안찾기'무역전쟁 격화와 함께 미래 첨단기술의 핵심이자 감초인 반도체를 향한 중국의 독립 욕구가 뜨거워지고 있다.4일 미국 CNBC방송에 따르면 중국 정부는 반도체 업체들에 대한 정책지원에 주력하고 기업들은 자체 반도체 기술을 확보하는 데 열을 올리고 있다.중국 정부는 자국 반도체, 소프트웨어 개발 기업들에 감세 혜택을 주는 정책을 지난달 발표했다.일찌감치 중국은 첨단제조업 육성책인 '중국제조 2025'를 통해 반도체 자립 계획을 구체적으로 설정했다.이 계획이 순조롭게 진행되면 중국은 2020년까지 40%, 2025년까지 70%의 반도체를 자체 생산하게 된다.기업들도 각자 필요에 따라 스스로 개발을 서두르고 있다.통신장비업체 화웨이는 '기린'으로 불리는 스마트폰 애플리케이션 프로세서, 최신 모바일 인터넷에 접속할 수 있는 5G 모뎀을 보유하고 있다.화웨이는 반도체를 설계하는 자회사인 '하이실리콘'을 운영하고 있기도 하다.중국 통신업체 샤오미는 인공지능(AI)을 가동하기 위한 반도체를 직접 개발하는 방안을 모색하고 있다.전자상거래업체 알리바바도 자체 AI 프로세서를 만드는 작업에 착수했다.이 같은 중국의 반도체 자립 노력은 미국과의 무역전쟁 속에서 더욱 급박해졌다.미국 상무부는 차세대 통신기술인 5G의 선두주자인 화웨이와 계열사 68곳을 '블랙리스트'(entity list)에 올려 미국 기업이 이들과 거래할 때 승인을 받도록 했다.이는 화웨이의 첨단기술 개발·유지에 반도체와 같은 미국의 지식재산이 이전되는 것을 막으려는 조치로, 중국 기술산업에는 사실상 존망의 위기가 예고된 것이다.중국 반도체 시장조사업체 IC와이즈의 애널리스트 구원쥔은 "화웨이 사태 때문에 중국의 자체 반도체 개발이 확실히 자극을 받았다"고 상황을 설명했다.CNBC방송은 미국 기술에 접근할 수 없게 된 중국이 자국 반도체 산업에서도 통신장비업계의 화웨이와 같은 거물 기업을 키워내는 방안을 추진하고 있다고 보도했다.그러나 현실을 볼 때 중국의 반도체 독립을 향한 길이 순탄하지 않을 것으로 보인다.미국 싱크탱크인 전략국제문제연구소(CSIS)에 따르면 중국이 사용하는 반도체 중 16%가 중국에서 생산되고, 그중에서 절반을 중국 기업이 직접 만들고 있다.중국의 최대 반도체 업체인 하이실리콘은 설계는 하고 있으나 제작은 대만의 다른 업체에 맡겨야 하는 상황이다.이미 미국 상무부는 화웨이의 자회사인 하이실리콘도 본사와 함께 제재해 기술이전을 차단하고 있다.그러나 미국의 위협과 견제에 큰 자극을 받은 중국은 반도체 설계를 넘어 제작까지 속도를 낼 것으로 관측되고 있다.반도체 업체 IDC의 임원인 마리오 모랄레스는 "중국이 미국과의 현재 갈등 때문에 향후 5년에 걸쳐 기술에 대한 지출을 늘릴 것"이라고 내다봤다.중국이 한국·일본과 같은 반도체 제조국들과의 연계를 강화해 미국을 배제하는 반도체 생태계를 조성하는 방안을 추진할 가능성도 거론되고 있다.애널리스트 구원쥔은 "지금 글로벌 산업체계를 미국이 지배하고 있는데, 미국이 지배하지 않는 다른 평행 생태계가 있을 수도 있다"고 말했다.그는 "미국 산업의 장기적인 발전에는 이런 상황은 매우 호의적이지 않을 것"이라고 덧붙였다.중국이 대안을 모색하더라도 결실을 보기까지는 적지 않은 시간이 걸릴 것이라는 게 전문가들의 견해다.구원쥔은 중국이 반도체에서 미국과의 격차를 좁히는 데 10년이나 20년이 걸릴 것으로 내다봤다.시장조사업체 카운터리서치의 리서치 국장인 닐 샤는 "중국이 제대로 된 인력, 기업, 제휴체계를 모두 갖출 수 있다고 하더라도 미국 기술에 대한 접근 없이는 자생 반도체 산업을 구축하기까지 10년은 걸릴 것"이라고 진단했다./연합뉴스
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