박유악 연구위원 – SK hynix Newsroom

DRAM 업황, 올 2분기부터 상승세로 전환할 듯…반도체 산업 회복 ‘청신호’될까?

박유악 연구위원 — Thu, 07 Apr 2022 14:55:00 +0000

비메모리 공급 부족 해소, 경기 개선에 따라 반도체 업황 회복 가능성 상승

지난해 말, 비메모리 반도체와 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 기판의 공급 부족이 서버 수요의 상승을 제한해, 단기적으로 수요 성장세가 주춤할 것으로 전망한 바 있다. 실제 서버의 수요는 지난해 4분기부터 급락해, 올해 1분기에는 반년 전인 지난해 3분기보다 15% 줄었다. 노트북 판매량의 상승세에도 제동이 걸렸고, 러시아-우크라이나 전쟁의 발발로 반도체 원재료 가격이 급등하고 인플레이션 우려가 커지는 등 대외 여건마저 어려워졌다.

다만 서버의 실질적인 수요로 볼 수 있는 주문량은 여전히 공급량을 크게 뛰어넘고 있다. 2022년 1분기 서버 공급이 수요의 50~60%밖에 충족하지 못했다는 사실이 이를 뒷받침한다. 노트북의 수요량도 비메모리 반도체와 부품의 공급 부족으로 충분하지 않다. 따라서 공급 부족 이슈를 제외하면, 반도체 전방의 실질 수요는 여전히 강하다고 볼 수 있다.

비메모리 반도체의 공급 부족은 올해 2분기부터 완화돼 연말까지 수급 균형이 상당 부분 맞춰질 것으로 판단된다. 지난해 말 비메모리 반도체의 유통 재고가 소폭 증가했고, 올해 2분기에는 공급이 부족한 일부 칩(Chip)들의 생산 공정이 12인치 웨이퍼(Wafer)로 전환되면서 8인치 생산으로는 부족했던 물량(Capacity)에 여유가 생길 예정이다. 또한 올 하반기부터는 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments)와 온 세미컨덕터(On Semiconductor), 대만의 반도체 생산 기업 UMC(United Microelectronics Corporation), 중국 최대 파운드리 업체 SMIC(Semiconductor Manufacturing International Corporation), 대만의 전문 IC 파운드리 기업 VIS(Vanguard International Semiconductor Corporation) 등의 8인치 생산 물량 증설이 완료된다. 이에 전방 수요에 대한 기대감을 다시 높여도 될 것으로 보인다.

주요 경기 지표 역시 개선의 조짐을 보이고 있다. 반도체 산업의 실질 수요를 선행하는 미국의 ISM(Institute for Supply Management) 제조업 재고순환 지표가 상승세로 전환될 조짐을 보이고 있다는 점에 주목해야 한다. 현재 전년 동기 대비 미국 ISM 제조업 지수의 증감률은 2012년과 2015년의 저점 수준에 가까워지고 있다. 또한 미국 경기 선행 지수의 전년 동기 대비 증감률은 높은 수준에서 약보합세를 유지하고 있다. 지난해 말부터 올해 초 사이 비메모리 반도체 및 부품 공급 부족 등으로 인해 메모리 반도체의 전방 수요가 크게 줄었고, 이는 한국 IT 재고 순환지표의 하락으로 이어졌다.

그러나 지난 2월 미국의 ISM 제조업 재고 순환 지표가 상승세로 전환되는 등 반도체를 둘러싼 경기 지표들이 회복 가능성을 보이고 있다. 또한 반도체 산업 내 핵심 기업들인 TSMC와 엔비디아(NVIDIA), AMD, 퀄컴(Qualcomm), ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics) 등은 여전히 전방 수요에 대한 강한 자신감을 피력하고 있다.

마이크로소프트(Microsoft), 메타 플랫폼(Meta Platform, 이하 메타) 등 클라우드 서비스 공급자(Cloud Service Providers, 이하 CSPs)는 올해 강도 높은 자본 지출(CapEx, 미래 이윤 창출을 위해 지불한 비용) 집행을 앞두고 있다. 비수기인 1분기를 지나 성수기인 2분기부터는 글로벌 경기 심리지수가 반등하고 한국 IT 재고순환 지표가 상승세로 전환되며 반도체 업황이 회복될 가능성이 크다.

신규 CPU 출시 효과, 서버 DRAM 수요 회복 기대…DRAM 업황 개선 흐름 이어질 듯

올해 DRAM 산업의 공급 과잉률은 0.8%을 기록할 전망이다. DRAM 총 수요는 서버를 포함한 주요 응용 프로그램(Application)의 용량(GB/System) 증가로 인해 전년 대비 17% 증가할 것으로 전망되는 반면, 공급(Real Capacity)은 자본지출 축소 등으로 인해 전년 대비 16% 증가하는 데 그칠 것으로 예상된다.

수요 부진을 이유로 DRAM 산업에 대한 우려감이 높아지고 있지만, 공급의 증가 폭이 예상보다 적어 오히려 업황은 개선될 전망이다. 올해 1분기까지는 공급 업체들이 신규 생산 물량을 높여 악화될 가능성이 높지만, 2분기 중반부터는 비메모리 반도체의 공급 부족이 해소되고 신규 CPU인 인텔의 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)와 AMD의 제노아(Genoa) 출시 효과가 수요에 반영되면서 수급이 빠르게 개선될 것으로 보인다.

DRAM 유통 재고에도 변화가 감지되고 있다. 지난해 말 증가세를 보였던 PC-OEM(Original Equipment Manufacturing, 주문자 상표 부착 생산) 고객들의 DRAM 보유 재고가 다시 감소하기 시작한 것. PC-OEM 업체들의 DRAM 평균 재고는 지난해 말 10~12주 수준이었으나 최근 5~6주까지 크게 낮아졌다. 이는 평년 수준인 4~5주에 근접한 수치다.

북미와 중국의 클라우드 고객들이 보유한 서버 DRAM의 재고는 각각 8~9주와 7~8주 수준으로, 지난해 4분기보다 소폭 증가했다. 서버의 공급량이 고객들의 실질 수요에 못 미치는 점을 감안하면 건전한 재고 흐름으로 보인다. 해당 재고 역시 부품의 공급난이 완화될 올해 2분기 중반을 지나며 빠르게 소진될 것으로 보여, 향후 DRAM 산업의 업황 개선에 부담으로 작용하지는 않을 것이다.

스마트폰의 경우, 판매 부진을 겪고 있는 중화권 고객들의 DRAM 재고가 10~12주까지 늘었다. 그러나 올해 2분기는 스마트폰 신제품이 출시되는 시기로 수요가 증가할 것으로 예상되며, 그 직후에는 DRAM 가격이 상승세로 전환될 것으로 예측된다. 이에 따라 과거와 같은 대규모의 구매 축소(Order Cut)가 나타날 가능성은 매우 낮다. 따라서 모바일 DRAM의 가격은 자체적인 수급 상황보다는 서버 DRAM의 수급 여건에 결정될 가능성이 크다.

SK하이닉스를 포함한 공급 업체들의 DRAM 평균 재고는 올해 1분기 말 5~6주 수준까지 증가해, 평년 수치인 4~5주를 웃돌 것으로 예상된다. 지난해 말부터 주요 반도체 기업의 증설 물량 Ramp-up이 순조롭게 진행되고 있기 때문이다. 그러나 일부 기업의 공정 수율 개선이 예상보다 더디게 진행되고 있어, 올해 2분기에서 3분기로 이어지는 성수기에는 신규 증설 물량보다는 보유 재고 중심으로 판매가 이뤄질 것이다. 즉, 공급 업체들의 늘어난 DRAM 재고가 현시점에서는 크게 부담되지 않아, 향후 DRAM 고정 가격 협상에 큰 걸림돌이 되지는 않을 것으로 전망된다.

따라서 올 하반기 DRAM 산업은 ‘공급 주도형(Supply-Driven) 공급 부족’ 국면으로 다시 돌입할 가능성이 높다. 향후 나타날 업 사이클(Up-Cycle)의 기간 역시 DRAM 공급 업체들의 증설 의지에 크게 좌우될 것으로 보인다. 수요 증가율이 과거보다 낮아진 만큼, DRAM의 업 사이클은 공급 증가율에 더욱 민감해질 것이다. 지금은 주요 DRAM 제조기업들이 보수적인 투자 기조를 유지하고 있지만, 적극적인 투자 기조로 돌아서면 DRAM 산업은 시차를 두고 다시 공급 과잉 국면으로 전환될 가능성이 크다. 그 어느 때보다 보수적인 투자 기조가 요구되는 상황이다.

올해 수요 측면에서 핵심 역할을 할 서버 DRAM은 오는 2분기부터 큰 폭의 회복세를 보일 것으로 예상된다. 서버 DRAM의 전방 시장인 서버 하드웨어의 판매량은 지난해 3분기 역대 최대치를 기록한 뒤 4분기부터는 급격한 하락세를 보였다. 실질 수요의 감소보다는 비메모리 반도체와 부품의 공급 부족으로 서버 ODM(Original Development Manufacturing, 제조업자 개발생산) 업체들의 생산에 차질이 발생해, 서버의 공급이 저조한 흐름을 보였기 때문이다.

따라서 서버의 출하량은 부품의 공급 부족이 완화되는 올해 2분기부터 빠르게 회복된 뒤, 인텔과 AMD의 신규 CPU가 본격적으로 판매되는 3분기에 역대 최대 판매량을 기록할 전망이다.

서버 DRAM 수요는 마이그레이션(Migration, 데이터의 저장 공간과 형태를 조정하는 일)과 서버 교체 수요가 집중될 것으로 예상되는 북미 CSPs를 중심으로 증가할 전망이다. 북미 CSPs는 서버 수요 비중의 70~80%를 차지할 만큼 막대한 영향력을 행사한다. 마이크로소프트, 메타, 구글(Google), 아마존(Amazon)의 서버 수요 증가율은 전년 대비 각각 19%, 15%, 8%, 13%로 높은 수준을 유지할 것으로 예상된다. 다만, 마이크로소프트의 경우 신규 오픈을 앞둔 지역(Region)이 대부분 유럽에 집중되어 있어, 최근 발생한 전쟁 등의 지정학적 리스크가 오래 지속될 경우 전망치가 낮아질 가능성도 있다.

중국 CSPs는 IT 기업인 바이트댄스(ByteDance)를 제외하면, 올 한 해 역성장을 기록할 것으로 보인다. 바이트댄스는 기업용 클라우드 플랫폼(Enterprise Cloud Platform)인 ‘Volcengine’의 Ramp-up을 진행하고 있어, 올해 전년 대비 14%의 서버 수요 증가율을 기록할 전망이다. 그러나 알리바바(Alibaba)와 텐센트(Tencent)의 올해 서버 수요는 각각 전년 대비 1%, 4% 하락하는 등 저조한 흐름을 이어갈 것이다.

키옥시아 생산 차질로 공급 과잉 해소…NAND 고정가격, 2분기 중 상승세로 전환할 듯

공급 과잉에 시달려온 NAND 산업은 키옥시아(Kioxia)의 생산 차질 영향으로 올해 2분기 중 고정가격이 상승세로 전환할 것으로 예상된다. 최근 발생된 Fab 오염 사건으로, 일본 요카이치와 키타카미 지역에 있는 키옥시아 Y2~Y6 공장 가동에 차질이 발생한 것. 오염의 원인은 프론트엔드(Front-end) 공정 중 습식(Wet) 세정용 소재의 배합 불량으로 추정된다. FAB Out 이후에 오염 여부가 확인된 것으로 보여, 수율이 다시 정상화되고 신뢰성이 복구되기까지 약 3~4개월의 시간이 소요될 것으로 예상된다. 또한 고객사의 품질 인증(Qual) 진행 경과에 따라 오염 영향이 올해 3분기까지 이어질 가능성도 있다.

올해 NAND 산업의 공급 과잉률은 0.3%를 기록할 전망이다. NAND의 총 수요는 서버를 포함한 주요 스마트폰과 SSD의 호조로 전년 대비 28% 증가하고, 공급(Real Capacity)은 키옥시아의 생산 차질 영향으로 전년 대비 27% 증가하는 데 그칠 것이다. 당초 수요 증가율을 상회하는 공급 증가가 예상됐었지만, 기존 물량(Capacity)의 생산 차질 영향이 신규 증설 영향을 상회할 것으로 판단된다.

분기별 수급 상황은 키옥시아의 생산 차질 영향이 큰 올해 1분기에 빠르게 개선된 후, 2분기부터 공급의 증가와 성수기 수요 효과가 맞물리며 수급 균형이 유지될 것으로 전망된다. 공급의 경우 키옥시아 공장의 정상화뿐만 아니라 주요 기업들의 신규 증설 분의 양산도 예정돼 있다. 다만 NAND 가격 상승을 걱정하는 고객들이 재고 확보(Build-up)에 나설 것으로 기대되고 컨트롤러(Controller) 공급 부족이 해소되며 SSD를 중심으로 수요 강세가 이어질 것으로 보여, 늘어난 공급량 대부분을 상쇄할 것으로 판단된다.

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2022년 상반기 DRAM 시장, 수요 줄고 공급 늘어_올 하반기부터는 개선 전망

박유악 연구위원 — Tue, 11 Jan 2022 14:55:00 +0000

코로나19 발생 이후 글로벌 반도체 공급망 운용에 차질이 발생하고 있다. PMIC(Power management integrated circuit), NAND 컨트롤러, Analog IC (Analog integrated circuit), PCB(Printed Circuit Board), Lead frame 등의 공급 부족이 다시 모바일과 서버 등 반도체 전방 수요를 제한하기 시작했고, 반도체 장비의 생산 기간(Lead Time)을 늘려 공급 부족 해결을 위한 증설도 제한하고 있다. 즉, 비메모리 반도체의 공급 부족이 메모리 반도체의 전방 수요와 공급의 증가를 모두 제한하고 있는 형국이다.

따라서 2022년 메모리 반도체 산업을 올바르게 전망하기 위해서는 비메모리 반도체 및 PCB 기판의 증설 현황과 이에 따른 공급 부족의 해소 시점을 가늠하는 것이 그 어느 때 보다 중요할 것이다.

파운드리 업체들, 공급 부족 해소 위해 생산 시설 증설에 박차…올 하반기 회복세 기대

공급이 부족한 비메모리 반도체의 생산 기간은 현재 20주 이상까지 급증했고(평년 수준은 9~12주), 이를 생산하는 파운드리의 판가도 전년 대비 최대 35% 급등했다. 이로 인해 최종 제품인 반도체 제품의 판가도 인상되고 있다.

파운드리 가격의 경우 해당 제품들을 생산하는 40~90nm 공정의 판가 인상률이 가장 가파르다. 공급망에 속한 업체 입장에서는 이러한 가격 상승을 긍정적으로 해석할 수 있지만, 메모리 반도체 산업 전반적으로는 우려되는 측면이 있다. 시간이 지날수록 인상된 비메모리 반도체 가격은 수요처들의 원가 부담으로 작용할 것이고, 이는 중장기적으로 반도체 구매량 감소로 이어질 수 있다.

이 같은 글로벌 비메모리 반도체 공급 부족 문제 해결을 위해 TSMC와 UMC 등 해외 파운드리 업체들은 생산 물량(Capacity) 확보에 나서고 있다.

이 중 TSMC와 삼성전자는 12인치 파운드리 생산 시설 증설에 집중하고 있다. TSMC의 경우 난징 공장 신규 증설과 미국 애리조나 신규 공장 완공을 통해 순차적으로 추가 생산 물량을 확보할 예정인 것으로 알려졌다. 삼성전자 역시 2022년 P3 공장에 신규 투자를 진행하고, 2024년에는 미국 테일러 시에 설립 중인 신규 공장을 완공할 계획인 것으로 전해졌다.

공급이 크게 부족한 8인치 파운드리의 경우 UMC가 순차적으로 생산 시설을 증설할 것으로 예상되고, SMIC와 VIS 역시 증설에 나설 것으로 전망된다. IDM 업체인 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments)의 경우 2022년 연말과 2023년 연초에 2개의 신규 공장이 완공될 것으로 기대하고 있다.

다만 앞서 언급한 대부분의 증설 시점이 올해 하반기 이후로, 비메모리 반도체의 공급 부족이 해소되는 시점도 그 이후가 될 것으로 예상된다. 즉, 올해 상반기까지는 현재와 같은 비메모리 반도체의 공급 부족 상황이 이어질 것이라는 의미다.

이 같은 파운드리의 생산 물량 계획이 차질없이 실행되려면, ASML, Lam Research, AMAT 등에서 생산한 장비가 필요하다. 하지만 해당 업체들도 장비 제조에 필요한 비메모리 반도체의 공급이 부족해 어려움을 겪고 있다. 특히 PMIC와 Analog IC의 공급 부족으로 인해 반도체 장비를 제어하고 모니터링하는데 사용되는 PLC(Programmable Logic Control) 모듈의 공급 부족이 극심한 것으로 알려졌다.

이로 인해 반도체 장비의 대당 생산 기간이 크게 증가했다. 이에 대응하기 위해 장비 제작 후 테스트 단계를 건너뛰면서까지 공급 시기를 단축하려 노력 중이지만, 이 역시 만만치 않은 것이 현실이다.

결론적으로 파운드리 업체들의 생산물량 확보 예상 시점이 앞당겨질 가능성이 매우 낮은 상황에서 비메모리 반도체 공급 물량은 2022년 하반기부터 서서히 풀리기 시작한 뒤 2023년 상반기에나 정상화될 것으로 판단된다. 이에 따라 부품 공급 부족으로 인해서 제한되고 있는 스마트폰과 서버의 수요도 2022년 상반기까지는 상승 폭이 제한되고, 2022년 하반기에 들어서야 회복세로 전환할 것으로 예상된다. 특히 올해 2분기 예정된 인텔의 신규 CPU ‘사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)’ 출시 효과도 기대보다 뒤로 밀린 올해 3분기부터 나타날 것으로 보여, 올해 상반기 서버 수요 증대는 어려울 것으로 전망된다.

패키지 기판 공급도 부족…올해 상반기 서버 수요 상승 제한하는 또 하나의 요인

비메모리 반도체 외에도 패키지 기판의 공급도 여유롭지 않은 상황으로, 이 역시 모바일, 서버 등 반도체 전방 수요를 제한하는 요소 중 하나로 꼽을 수 있다. 글로벌 시장조사기관 프리스마크(Prismark)에 따르면 패키지 기판 시장은 매출액 기준 2020년 25% 성장한 데 이어 2021년에도 27% 성장하면서 주요 부품 중 가장 가파른 성장세를 보이고 있다. 고성능 서버 및 GPU 등에 활용되는 FC-BGA(Flip Chip-Ball Grid Array)의 수요가 증가한 것이 이 같은 성장세의 요인으로 꼽힌다. 패키지 기판 시장은 앞으로도 이러한 추세가 이어지며 2025년까지 연평균 10% 수준의 성장세를 기록할 것으로 예상된다.

주요 PCB 업체들은 최근 고부가 제품인 비메모리 반도체 패키지 시장에 집중하고 있으며, 투자 역시 FC-BGA, FC-CSP(Flip Chip-Chip Scale Package), SiP(System in Package) 등에 집중되고 있다. 특히 CPU, GPU 등에 주로 쓰이는 FC-BGA의 고부가 서버용 수요가 증가하고 있으며, 넓은 면적을 확보하고 고층 구조를 갖추는 방향으로 기술이 발전함에 따라 패키지 기판 업체들의 생산 난도가 높아지고 있다.

실제로 2021년 패키지 기판 시장에서 FC-BGA가 차지하는 비중은 47%로 절반에 육박하며, 성장성도 가장 가파르다. 2020년 39% 성장한 데 이어 2021년에도 31% 성장이 예상되며, 고성능 연산 및 AI 응용기기에 대한 수요 증가에 따라 향후 5년간 연평균 11% 수준의 성장세를 기록할 것으로 전망된다.

현재 시점에서 공급 물량이 양산되기까지 시간이 걸리고, 인텔(Intel), AMD 외 애플(Apple)과 같은 칩셋 업체들의 FC-BGA 채택이 늘어나면서 수요 증가 폭이 더 큰 상황이다. 또한 넓은 면적과 고난도 기술을 요구하는 패키지 기판의 수요가 늘어나면서 생산 능력 잠식 효과가 커졌고, 부품 생산기간이 길어지면서 올해 주요 고객사로 패키지 기판이 공급되기까지 12개월 이상 걸릴 것으로 파악된다.

이처럼 패키지 기판 시장이 구조적 호황을 맞이함에 따라 주요 공급 업체들은 2019년부터 생산물량 확보를 위한 증설 투자를 진행해왔다. 주요 업체 중 이비덴(Ibiden)이 12억 달러 투자를 통해 증설한 공장이 2020년 말부터 생산을 시작했고, 2023년까지 추가적인 투자를 진행할 예정이다. 신코(Shinko)도 FC-BGA 생산라인을 증설해 2021년부터 가동했고, 난야 PCB(NanYa PCB)와 킨서스(Kinsus)도 FC-BGA 생산라인을 증설해 내년부터 가동할 것으로 전망된다.

국내에서도 대기업뿐 아니라 중소형 업체들까지 FC-BGA 사업을 확대하고 있다. 국내 업체들의 사업 진출 및 증설도 대부분 내년 하반기에는 마무리돼 생산에 돌입할 것으로 기대된다.

반도체 제조업체들도 FC-BGA 물량 확보를 위해 적극적으로 나서고 있다. 일부 글로벌 반도체 기업은 패키지 기판 공급 업체에 장기 공급 계약을 요청하며 투자 지원 의사를 밝히기도 했다. 이러한 공급 부족 상황은 일부 증설 물량이 나오는 올해 하반기부터 풀리기 시작할 것으로 보인다. 결과적으로 서버의 수요 증대를 위해 필요한 패키지 기판의 수급난도 올해 상반기 서버 수요의 상승을 제한하는 요인으로 작용할 것이다.

올해 DRAM 공급 과잉률 2.4% 전망…하반기 서버 DRAM 중심으로 수요 개선 기대

이에 따라 2022년 DRAM 산업의 공급 과잉률은 올해보다 증가한 2.4%를 기록할 전망이다. 2022년 DRAM의 총 수요는 서버를 포함한 주요 애플리케이션(Application)의 집적도(GB/System) 증가로 인해 전년 대비 17% 증가할 것으로 전망된다. 공급(Real Capacity)은 국내 업체들의 장비 증설과 마이크론(Micron)의 공정 전환 효율 증대로 인해 전년 대비 18% 증가할 것으로 예상된다.

다만 분기별로 보면 수급은 올해 상반기까지 악화된 후, 하반기부터는 개선되기 시작할 것이다. 국내 메모리 반도체 제조업체들의 신규 생산능력 확보 움직임이 연말·연초 공급 과잉률 확대(Oversupply Ratio: 2021년 3분기 +1.4% → 2021년 4분기 +2.3% → 2022년 1분기 +3.5%)로 이어지고, 주요 기업이 신규 생산능력을 확보함에 따라 올해 2분기 공급 과잉이 지속될 것이다. 앞서 언급한 비메모리 반도체의 공급난 역시 수요의 증가를 제한할 것이다.

올해 유일하게 전체 시장 수요 성장률을 상회할 것으로 예상되는 서버 DRAM은 연말·연초 비수기를 거친 뒤, 올해 2분기부터 성장세로 다시 전환할 것으로 예상된다. 서버 DRAM의 전방 시장인 서버 하드웨어의 판매량은 지난해 2분기 역대 최대치를 기록한 뒤, 3분기에도 이를 넘어서는 모습을 보였다. 그러나 부품 및 비메모리 반도체의 공급 부족으로 인해 서버 ODM(Original Development Manufacturing, 제조업자 개발생산) 업체들의 생산에 차질이 발생하면서, 지난해 4분기부터 올해 1분기까지 판매량이 다시 크게 감소할 것으로 보인다. 이에 따라 서버 DRAM의 수요 성장세도 다소 주춤해질 것이다.

다만 서버의 실질 수요가 여전히 강한 것으로 파악되기 때문에, 부품의 공급 부족이 해소되기 시작하는 2022년 하반기부터는 직전 고점을 넘어서는 성장세에 다시 진입할 것이다.

올해 2분기와 3분기 사이에 서버 수요의 촉매제 역할을 할 것으로 기대되고 있는 인텔과 AMD의 신규 CPU 출시가 예정돼 있지만, 부품의 충분한 수급이 이뤄지기까지 일정 시간이 소요될 것으로 보인다. 이에 서버 시장 내 DDR5와 5세대 PCIe(PCI Express)의 본격적인 확산 시점도 올해 하반기부터 이뤄질 전망이다.

인텔의 서버용 CPU인 사파이어 레피즈는 자사의 10nm(나노미터) SuperFin 공정에서 양산될 예정이며, 업계 최초로 DDR5와 5세대 PCIe를 지원한다. 제품 양산은 올해 2분기부터 본격화될 것으로 예상되며, 이후 HPC(High Performance Computing) 및 데이터센터 고객들의 메모리 대역폭(Memory Bandwidth) 요구에 대응하기 위해 HBM(High Bandwidth Memory)을 내장한 제품을 선보일 것으로 예상된다.

서버 시장 점유율 확대에 나선 AMD 역시 TSMC의 5nm 공정을 적용한 신규 CPU 제노아(Genoa)를 2022년 중순에 선보일 전망이다. 제노아는 현재의 밀란(Milan) 제품보다 40%의 성능 향상을 이룰 것으로 기대되고 있으며, 인텔의 사파이어 래피즈와 같이 DDR5와 5세대 PCIe를 지원한다.

고성능 신규 CPU의 출시는 하이퍼스케일러(Hyperscaler, 데이터센터를 대규모로 보유한 업체)들의 플랫폼 업그레이드 및 신규 서버 투자에 대한 욕구를 자극하며, 2022년 하반기부터 본격적인 서버 DRAM의 수요 성장과 DDR5 시장 확대를 이끌 것이다.

DDR5 채택률은 가파른 성장세 예상돼, DRAM 업체들의 CapEx 상향으로 이어질 전망

DDR5는 현재의 DDR4 대비 동일한 클럭 속도(CPU의 동작 속도)에서 1.4배, DDR5 최대 클럭 속도에서 2.2배의 처리속도를 보인다. 또한 DDR4보다 약 10% 낮은 전력 소모량을 감안하면, 서버 고객들의 채택률이 빠르게 올라갈 것으로 기대된다.

현재 DDR5의 제품 가격이 DDR4 보다 약 40% 높게 형성돼 있기는 하지만, 위에 언급된 장점이 초기 탑재에 대한 고객 니즈를 높일 것이다. 또한 이후 DDR5의 가격 프리미엄이 낮아지면서 시장 침투 속도는 더 가속될 전망이다. 이에 따라 서버 시장 내 DDR5의 침투율은 올해 4분기에는 20~25% 수준을 기록할 것으로 전망된다.

2022년 DRAM의 자본지출(CapEx, 미래 이윤 창출을 위해 지불한 비용)의 경우 전년 대비 12% 증가한 총 260억 달러로, 기존 전망치인 201억 달러를 크게 넘어설 전망이다. 이는 과거 3년치 평균인 204억 달러 대비 27% 증가한 규모로, EUV 적용을 위한 CapEx 지출과 주요 DRAM 제조업체들의 신규 공장 인프라 투자 비용을 감안하더라도 부담스러운 금액이다.

이처럼 자본지출이 늘어난 것은 DDR5 양산을 위해 신규 생산능력 확보가 필요하기 때문이다. 또한 경쟁사의 증설을 방관하다가 시장점유율을 잃을 수 있다는 우려도 배경에 깔려 있다. 이에 연말·연초 동안 신규 증설에 나설 것으로 예상된다. 이에 따라 DRAM 산업의 총 웨이퍼 투입 생산량(wafer input capacity)도 지난해 4분기 1,461K/월 수준에서 올해 2분기 1,505K/월, 4분기 1,533K/월 수준으로 계속 확대될 전망이다.

또한 주력 공정이 현재의 1znm에서 1anm로 전환되는 것만으로도 ‘동일 Wafer Capacity에서 생산되는 DRAM의 공급 증가율(bit growth)’이 21~28% 정도 기록될 것으로 보이는데, 이는 올해의 수요 증가율 예상치인 15~20%를 웃도는 수준이다. 즉 DDR5 시장에 대한 기대감이 ‘업체들의 자본지출 증가(공급의 증가 요인)’로 이어지고 있고, ‘기존 장비의 1anm 공정 전환(공급의 증가 요인)’까지 더해지며, DRAM의 공급 증가율이 예상보다 가파르게 상승할 것으로 예상된다. 이는 2022년 DRAM의 수급 개선의 강도를 제한하는 또 하나의 원인으로 작용할 것으로 판단된다.

수요와 공급 상황을 종합해보면, 2022년 상반기는 비메모리 반도체 및 PCB 공급 부족으로 인한 수요의 제한과 DRAM의 공급 증가 영향으로 인해 어려움이 예상된다. 하지만 2022년 하반기로 갈수록 눌려있던 수요가 증가하기 시작하고 공급의 증가율은 둔화되면서 빠르게 수급이 개선될 것으로 전망된다.

※ 이 기고문은 키움증권 리서치센터의 신뢰할 만한 자료와 정보를 활용해 기고자가 주관적 견해로 작성한 참고 자료이며, 정확성이나 완전성을 보장할 수 없습니다. 유가 증권 매매에 관한 의사 결정은 전적으로 투자자의 판단과 책임에 따라 이

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

DRAM 수급, 내년에는 개선될 듯… 고정가격은 내년 2분기부터 상승 전환 기대

박유악 연구위원 — Thu, 04 Nov 2021 14:55:00 +0000

DRAM 공급업체의 재고 수준에 따라 변화하는 수급 균형

올해 3분기를 지나면서 DRAM의 단기 업황 변동성이 확대되고 현물(Spot) 가격 하락이 이어지고 있다. PC OEM(Original Equipment Manufacturing, 주문자 상표 부착 생산) 업체들이 메모리 반도체 재고를 조정했고, DRAM 현물 시장에 공급량이 증가했기 때문. 재고를 조정하기 이전에는 PC OEM 업체들의 DRAM 재고 수준이 평균 8~10주, 일부 업체의 경우엔 10~12주 수준이었다. 현재 업황을 고려하면 올 연말쯤 DRAM 재고가 정상화될 것으로 예상된다.

또한 서버 DRAM의 수요는 예상한 것처럼 강세를 보이고 있었는데, 공교롭게도 수요 증가치가 예상을 넘어서고 동남아 지역에 코로나19가 다시 확산하면서 서버 부품의 공급이 부족해지고 수요도 제약됐다. 공급업체의 DRAM 재고 수준은 여전히 낮은 수준을 유지하고 있어, DRAM 수급은 부품의 공급 부족 이슈 해소, 인텔(Intel)의 서버용 신규 CPU 출시, DDR5 양산에 따른 공급 감소 효과 등이 맞물릴 2022년 2분기를 기점으로 다시 개선될 것으로 예상된다.

DRAM 고정가격, 내년 2분기부터 상승세로 전환 기대

DRAM 산업의 수요 증가치와 공급 증가치가 올해와 달리 내년에는 거의 비슷한 수준에서 균형점을 찾을 것으로 전망된다. 내년 DRAM의 총 수요는 서버를 포함한 주요 응용 프로그램(Application)의 용량(GB/System) 증가로 인해 전년 대비 17% 증가할 것으로 예상된다. 또한 공급(Real Capacity)은 공정 전환 효율이 낮아지고 DDR5 공정 전환에 따라 넷 다이(Net Die, 웨이퍼당 생산 가능한 칩 수)가 감소하면서 전년 대비 16% 증가하는 데 그칠 것으로 판단된다.

DRAM의 수급 상황이 일시적으로 둔화하고 있지만, 올 하반기 서버(Cloud, Enterprise)와 스마트폰 수요가 강하게 회복될 것으로 예상된다. 내년 상반기에는 그동안 전방 수요를 억제해왔던 비메모리 반도체와 일부 부품의 공급 부족 문제가 해결될 것이다. 아울러 서버 DRAM 수요를 자극할 인텔(Intel)의 신규 CPU ‘Sapphire Rapids’가 출시되고 DDR5의 양산이 본격화되면서 DRAM의 업황이 개선될 전망이다.

분기별로 보면 주요 기업의 공급이 늘고 수요의 비수기 영향이 집중될 내년 1분기까지는 수급이 악화할 것으로 보이지만, 이후 개선세를 보인 뒤 3분기부터 공급이 다시 부족해질 것이다.

‘일상 회복’ 기대되는 내년 DRAM 수요, 모바일 뜨고 서버는 급감 후 반등할 듯

더 자세하게 살펴보면 내년 DRAM의 총 수요는 전년 대비 17% 증가한 254억 7,000만 GB(기가바이트) 수준까지 성장할 것으로 기대된다. 모바일, 서버, 그래픽 DRAM이 수요 성장을 이끌 핵심축이다. 다만, 그동안 큰 폭으로 성장해온 PC DRAM의 수요는 판매 부진으로 한 자릿수 성장에 그칠 전망이다.

모바일 DRAM 수요의 대부분을 차지하는 스마트폰 분야에서는 유닛(Unit)이 전년 대비 6% 늘고, 집적도(Density)는 전년 대비 12%를 늘 것으로 예상된다. 또한 서버 분야에서는 유닛과 집적도가 각각 전년 대비 3%, 17% 증가할 것으로 기대된다. 다만 인텔의 ‘Sapphire Rapids’ 출시가 예정된 내년 2분기에는 클라우드(Cloud) 서비스를 운영하는 고객들의 하드웨어 교체 욕구가 자극돼, 서버 분야에서도 유닛 판매량과 집적도 증가율을 더욱 끌어올릴 가능성이 높다. 중국 정부의 민간 클라우드 사용 규제에 따라 클라우드 이동에 따른 추가 수요가 발생할 가능성도 있다.

전방산업(어떤 소재를 이용해 특정 제품을 생산, 판매하는 산업을 통틀어 이르는 말) 중 스마트폰은 2020년, IT 디바이스 중에서도 유일하게 역성장을 기록한 제품이다. 그러나 내년에는 사회적 거리두기가 종료되고 일상을 회복할 것으로 예상돼, 소비자의 관심이 가전제품에서 모바일 제품으로 이동할 전망이다.

특히 올 4분기에는 중국 모바일 시장의 성수기가 다시 찾아올 것으로 기대되는 만큼, 스마트폰 업체들이 경쟁적으로 제품을 생산하고 판매에 나설 것으로 보인다. 이에 따라 내년 모바일 DRAM의 수요는 전년 대비 17% 증가한 86억 4,000만 GB 수준을 기록하고, DRAM 시장 내 수요 비중이 34%로 유지될 전망이다.

스마트폰 고객사별 수요 비중은 삼성전자 20%, 애플(Apple) 16%, 오포(Oppo) 13%, 비보(Vivo) 12%, 샤오미(Xiaomi) 18% 등으로, 중국 상위 3개 업체의 비중이 올해 39%에서 내년 42%로 더욱 증가할 것으로 보인다. 안드로이드(Android)를 사용하는 스마트폰 업체 간 점유율 경쟁이 진행 중이고 모바일 DRAM의 수익성도 여타 제품보다 낮은 수준이기 때문에, 모바일 DRAM 공급 업체들은 내년 제품 가격 협상에서 상대적 우위를 점할 것으로 판단된다.

서버 DRAM은 2021년 2분기 북미 클라우드, 3분기 기업(Enterprise) 분야 고객들을 중심으로 수요 강세를 이어갔다. 지난 2분기 서버의 하드웨어 판매량이 지난 3년간의 분기 최대 판매량을 넘어섰고, 3분기에는 역대 최대 출하량을 기록한 것으로 보인다. 서버 DRAM의 수요 전망에 있어 다소 아쉬운 점은 내년 수요 촉매제 역할을 할 것으로 기대되는 인텔의 신규 CPU(Sapphire Rapids) 출시가 또다시 지연돼, 내년 2분기에나 출시된다는 것이다.

또한 급격한 서버 수요의 증가가 일부 부품들의 공급 부족을 야기할 것으로 보인다. 여기에 올 4분기부터 내년 1분기까지는 서버 수요의 계절적 비수기 영향 및 신규 CPU에 대한 대기 수요가 더해져, 서버 출하량이 급감할 전망이다.

한편, 인텔의 ‘Sapphire Rapids’는 업계 최초로 DDR5와 PCIe 5.0을 지원하는 서버용 CPU로, 10nm(나노미터) SuperFin(인텔 11세대 모바일 프로세서에 적용된 신기술) 공정을 활용해 양산될 예정이다. 초도 물량은 내년 1분기부터 생산을 시작해 2분기에 생산량이 램프 업(Ramp-Up)될 것으로 예상된다. 이후 HPC(High Performance Computing, 고성능 컴퓨팅)와 데이터센터 고객들의 메모리 대역폭(Memory Bandwidth) 확대 요구에 대응하기 위해 HBM(High Bandwidth Memory)을 내장한 제품도 선보일 것으로 전망된다.

서버 시장점유율을 확대하고 있는 AMD도 내년 중 TSMC의 5nm 공정을 적용한 서버 CPU인 ‘Epyc Genoa’를 출시할 것으로 보인다. Epyc Genoa는 현재의 Epyc Milan보다 성능이 40%가량 향상될 것으로 기대된다. 인텔의 Sapphire Rapids와 마찬가지로 이 제품 역시 DDR5와 PCIe 5.0을 지원할 것으로 보인다.

이러한 고성능 신규 CPU의 출시는 하이퍼스케일러(Hyperscaler, 데이터센터를 대규모로 보유한 업체)들의 플랫폼 업그레이드 및 신규 서버 투자에 대한 욕구를 자극하며, 내년 2분기부터 본격적인 서버 DRAM의 수요 성장을 이끌 전망이다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

하반기 DRAM 시장, 변동성 확대_내년 상반기 중 개선될 전망

박유악 연구위원 — Mon, 27 Sep 2021 21:38:00 +0000

하반기에 들어서며 PC OEM(Original Equipment Manufacturing, 주문자 상표 부착 생산)들의 부품 재고 조정이 나타나면서 DRAM 현물(Spot) 시장 참여자들의 구매 심리(Sentiment)가 악화하고, DRAM 현물의 가격까지 하락하고 있다. 주요 PC OEM 업체들의 DRAM 재고는 지난 3월 이후 평균 8~10주 수준에서 유지되고 있고, 일부 업체들의 경우 10~12주로 상승한 것으로 파악된다.

PC OEM들의 DRAM 재고 조정으로 단기적 변동성 확대

PC의 완제품(Set) 수요 측면에서 봤을 때, 올 3분기 크롬북(Chromebook, 크롬 OS를 운영 체제로 사용하는 휴대용 컴퓨터) 판매량은 전 분기 대비 15% 하락 전환할 것으로 예상된다. 노트북 총 판매량도 비수기인 올 4분기와 내년 1분기에 전 분기 대비 각각 3%, 10% 하락할 것으로 예상되는 등 변동성이 확대되고 있다.

PC OEM들은 이러한 수요 전망치의 변화와 부품 간 재고 수준 격차가 줄어드는 등의 이유로 DRAM 재고를 조정할 것으로 보인다. 이에 DRAM 업황의 단기적인 변동성 확대가 불가피해 보인다.

이로 인해 8Gb(Gigabit) DDR4 제품의 현물 가격이 고정 가격 이하로 하락하기 시작했다. 2004년 이후 이러한 현상이 나타났던 적은 총 10번 정도로, 시차를 두고 고정 가격의 하락으로 이어졌고 반도체 업황에 대한 구매 심리 악화로도 나타났었다.

다만, 간과해선 안 될 점은 PC DRAM이 DRAM 시장 내에서 차지하는 비중이 13% 수준에 불과하고, 수요 회복이 나타나고 있는 서버와 모바일이 총 71%를 차지한다는 것이다. 즉 PC DRAM의 재고 축소가 내년 1분기까지의 단기 업황에 부정적인 영향을 끼칠 수 있지만, 내년 전체 업황의 흐름에 영향을 줄 정도는 아니다.

서버와 모바일 DRAM의 수요 회복과 DDR5 양산에 따른 공급 감소 등이 내년 DRAM 업황의 회복으로 이어질 것으로 전망되며, 그 시기는 내년 2분기 중반으로 예상된다. DRAM 현물 가격 하락에 따른 단기적인 변동성 확대는 불가피할 것으로 보이지만, 올 연말을 지나면서 DRAM 업황에 대한 시장 참여자들의 구매 심리도 개선되기 시작할 것이다.

신규 프리미엄 스마트폰 출시, DRAM 업황에 ‘청신호’

DRAM 총 수요의 34%를 차지하는 모바일 시장, 즉 스마트폰 시장은 IT 디바이스 중 지난해 유일하게 역성장을 기록했다. 올해 하반기에도 모바일 DRAM 업황은 긍정적이다. ‘사회적 거리 두기’에서 ‘리오프닝(Reopening)’으로 변화하면서 소비자 지출이 TV, PC, 백색가전 등 가전에서 모바일 제품으로 옮겨갈 것으로 예상되기 때문이다.

특히 올 하반기에는 삼성전자와 애플(Apple) 등 주요 업체들의 신규 프리미엄 스마트폰이 출시 예정돼 있다. 인도 지역 코로나19 재확산으로 인해 부진했던 중저가 스마트폰의 생산 재개도 이뤄지는 만큼, 리오프닝 수요를 겨냥한 스마트폰 업체들의 경쟁적 제품 생산·판매로 이어지며 모바일 DRAM 업황에 긍정적인 영향을 끼칠 것으로 보인다. 또한 스마트폰 업체들의 전략적 움직임은 서버 DRAM의 수요 회복과 더불어 DRAM의 유통 재고를 감소시켜, 올 연말과 내년 초에 DRAM 업황에 대한 시장 참여자들의 평가도 개선될 것으로 판단된다.

서버 DRAM 수요 강세, 전체 DRAM 수요 상승세 견인

서버 DRAM 시장은 지난 2분기를 시작으로 확연한 개선세에 접어들었다. 2분기부터 북미 클라우드(Cloud) 업체들의 수요 증가세가 이어지고 있다. 최근 실적 컨퍼런스 콜(Conference Call)을 진행한 ASML, IBM, 인텔(Intel), 마이크로소프트(Microsoft), 알파벳(Alphabet) 등 상당수 IT 기업 역시 클라우드 수요가 회복기에 접어들었다.

3분기부터는 오랜 기간 약세를 보였던 기업(Enterprise)향 DRAM의 수요도 강세를 보이기 시작했다. 따라서 올 하반기 PC 수요의 약세 전환을 스마트폰 수요 회복이 상쇄시킬 전망이며, 서버 수요가 전반적인 DRAM 수요 상승세를 유지시킬 것이다.

수요 측면에서 다소 아쉬운 점은 중국의 반독점 규제 강화로 인해 알리바바(Alibaba), 텐센트(Tencent)와 같은 중화권 선두 기업들의 수요 회복이 지연될 것이라는 예상이다. 이를 기회로 삼는 중국의 후발주자들이 클라우드 투자 확대에 나설 가능성은 있지만, 이들 기업의 수요 부진에 아쉬움이 있다.

인텔의 차세대 서버 CPU인 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids) 출시가 내년 2분기로 미뤄진 것으로 예상되는 점도 단기 업황에는 부정적이다. 원래는 내년 초 출시돼 비수기인 올 연말과 내년 초의 서버 DRAM 수요 안정화에 기여할 것으로 기대됐다. 하지만 출시 지연이 신제품에 대한 대기 수요를 발생시켜, 내년 1분기 수요에 부정적인 요인으로 작용할 것으로 전망된다.

DRAM 공급은 올 4분기 초반까지 상승한 뒤 내년 상반기까지 하락세를 보일 것으로 예상된다. 지난해 말부터 올해 초까지 대거 투자됐던 DRAM의 전 공정 장비로 인한 공급 증가가 올 4분기 초 대부분 마무리될 것으로 예상돼, 이후부터는 유통 재고 정상화와 서버·모바일 수요 상황에 따른 업황 변동이 나타날 것이다.

내년 상반기에는 DDR5 양산을 위한 DRAM 공급의 감소(Wafer Loss)와 서버·모바일의 수요 회복이 나타날 것으로 전망되며, DRAM 업황의 상승 사이클 재진입도 기대된다. 최근 들어 혼란을 겪고 있는 DRAM 산업은 제한된 공급 여건 속에서 서버와 모바일 DRAM의 수요 증가가 나타날 것으로 예상돼, 내년에는 다시 한번 상승 탄력이 강해질 것으로 판단된다.

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코로나19 재확산으로 주춤한 DRAM 시장, 하반기부터 성장세 회복할 듯 – SK하이닉스 뉴스룸

박유악 연구위원 — Wed, 09 Jun 2021 15:00:00 +0000

잡힐 듯 잡히지 않는 코로나19 확산세가 메모리 반도체 시장에서 또 다른 변수가 되고 있다. 지난 2월 미국 텍사스 한파로 생산 차질을 겪었던 스마트폰 산업이 최근 인도와 동남아 지역에서 다시 확산되고 있는 코로나19로 인해 또 한 번 부정적 영향을 받게 된 것. 이에 일부 DRAM 공급 업체들이 생산 물량(Capacity)의 일부를 모바일 DRAM에서 서버 DRAM으로 전환했는데, 공교롭게도 이는 서버 DRAM의 유통 재고를 높여 업황에 부담을 더했다. 이처럼 수급 상황이 복잡하게 얽혀 있는 만큼, 앞으로의 DRAM 시장 흐름을 예측하기 위해 먼저 각 산업별 수요에 대해 면밀히 검토해봤다.

당분간 이어질 모바일 DRAM 시장 저성장 기조, DRAM 공급 업체에는 호재?

최근 디램익스체인지(DRAMeXchange)와 카운터포인트(Counterpoint) 등 주요 시장조사기관들이 올해 2~3분기 스마트폰 출하량 전망치를 하향 조정했다. 이에 올해 모바일 DRAM 수요 성장률(Bit Growth)은 전년 동기 대비 15% 상승하는 데 그칠 전망이다. 내년에는 성장세가 더 둔화돼, 수요 성장률이 올해 대비 13% 수준에 머물 것으로 예상된다. 이는 코로나19 직전인 2019년의 모바일 DRAM 수요 성장률(33%) 대비 절반에도 못 미치는 수준. 전체 DRAM 시장의 수요 성장률 전망치(2021년 20%, 2022년 19%)와 비교해도 상당히 낮은 수치다.

다만, DRAM 공급 업체 입장에서는 이러한 수요의 저성장 기조가 나쁘지만은 않다. 전공정 장비를 대폭 증설하지 않고 1z나노 또는 1a나노로 공정을 전환하는 것만으로도 수요 증가에 충분히 대응할 수 있기 때문이다. 일부 DRAM 공급 업체가 모바일 DRAM 생산량을 줄여 가고 있는 것도 이 같은 계산을 이미 마쳤기 때문.

이런 상황에서 인도 코로나19가 정상화돼 스마트폰 수요가 회복되면, 오히려 공급이 부족한 상황이 찾아올 수 있다. 일부 남겨져 있는 재고가 완충 역할을 하겠지만, 공급을 다시 늘리기까지 어느 정도 시간이 필요할 수 있어서다.

특히 올 연말과 내년 초에는 SSD 시장의 가파른 성장세가 모바일 DRAM 수급을 더욱 옥죌 수 있다. SSD에는 일부 저가 제품을 제외하면, 대부분 1TB의 용량당 1GB의 DRAM 캐시(Cache, 소형 고속 기억 장치) 메모리가 채택된다. 이 같은 SSD 시장 비중은 DRAM 총 수요 중에서는 1.5% 수준에 불과하지만, 주목해야 할 점은 지속적인 성장세다. 또한 올 연말부터 내년 2분기 사이가 SSD용 DRAM 시장의 수요 성수기다. 즉, 인도의 코로나19 확산세가 잦아들 것으로 예상되는 올 연말 스마트폰의 수요 회복과 SSD용 DRAM의 성수기 진입이 맞물려, 모바일 DRAM의 수급이 더욱 타이트(Tight)해 질 수 있다. 이는 자연스럽게 모바일 DRAM 가격의 강세로 이어질 전망이다.

지지부진하던 서버 DRAM 시장도 하반기부터 성장세로 돌아설 전망

서버 DRAM 시장의 성장세는 과거 2년간 지지부진한 흐름을 보여왔지만, 다행히 올 하반기부터 향후 2년간은 큰 폭의 성장세가 예상된다. 북미 지역 ‘하이퍼스케일러(Hyper-Scaler)’들의 올해 자본지출(CapEx, 미래 이윤 창출을 위해 지불한 비용) 증가율이 전년 대비 16~28% 증가할 것으로 예상되는데, 이중 상당 부분이 하반기에 집중될 전망이다. 또한 글로벌 서버 판매량도 1분기에는 전기 대비 14% 감소했지만, 2분기와 3분기에는 전기 대비 각각 18%와 7% 상승률을 보일 것이다.

2010년 하반기부터 2014년 상반기까지의 서버 판매량은 성장 정체기를 보였다. 그 후 2014년 하반기부터 2017년에 큰 폭으로 성장하다가 2018년부터 최근까지는 또 한 번의 정체기를 지나고 있다. 하지만 올 하반기부터는 2014~2017년과 같이 서버의 하드웨어 판매량이 크게 증가하기 시작하면서, DRAM 업황의 상승 사이클 기간을 더욱 연장시킬 것으로 기대된다. 북미 고객들이 건설 중인 신규 데이터센터들의 완공 시점이 향후 2년 사이에 집중될 것으로 예상되기 때문이다.

블룸버그가 구글(Google), 페이스북(Facebook), 아마존(Amazon), 알리바바(Alibaba) 등 주요 서버 DRAM 고객들의 ‘건설 중인 자산 계정’¹⁾ 데이터를 취합한 자료에 따르면, 대부분의 업체에서 증설 중인 데이터센터 수가 2018년도부터 최근까지 큰 폭으로 늘었다. 데이터센터의 일반적인 건설 기간이 1년 6개월에서 2년 정도인 것을 고려할 때, 해당 계정에 포함돼 있는 데이터센터들의 완공 시점은 대부분 작년이어야 했다.

1) 건설 중인 자신 계정: 아직 건설 중인 건물이나 설치 중인 기계 등을 유형 자산으로 대체하기 위해 일시 처리하는 계정.

하지만 코로나19로 인해 수개월간 건설이 중단되면서 이중 대부분이 올해 하반기부터 2023년까지 순차적으로 완공될 것으로 보인다. 이처럼 데이터센터 수가 늘면, 서버 하드웨어 판매량이 늘면서 서버 DRAM 수요도 증가할 것이다. 그러면 현재 쌓여 있는 서버 DRAM의 재고를 줄이는 데 큰 도움이 될 전망이다.

공급 측면에서 보면, 이번 인도에서의 코로나19 재확산 이후 업체들의 DRAM 생산 라인 증설 시점이 대거 지연되고 있다. 게다가 올 3분기 이후 2022년 상반기까지는 공급을 늘릴 뚜렷한 요인도 없을 것으로 보인다. 즉, DRAM 산업은 공급 제한 속에서 서버 DRAM의 수요가 늘어나면서 다시 한 번 상승 탄력이 강해질 것으로 판단된다. 결론적으로 DRAM 공급 과잉률은 내년까지 +0.6%에서 -0.4%로 크게 개선될 것으로 예상된다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

올해 메모리 반도체 시장 성장 이끌 키팩터(Key Factor)는?

박유악 연구위원 — Mon, 19 Apr 2021 15:00:00 +0000

최근 전세계적으로 화두가 되고 있는 8인치 파운드리 및 차량용 반도체, DDI(Display Driver Integrated Circuit)¹, 5G RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)² 등 비메모리 반도체 공급 부족은 2분기를 지나가면서 서서히 해결될 것으로 예상된다.

1 DDI: 디스플레이를 구성하는 수많은 픽셀(Pixel)에 전기적 신호를 전달해 색을 구현하는 집적회로(IC, Integrated Circuit). RGB 각 색상 값에 해당하는 픽셀을 켜고 끄는 스위치 역할을 하는 Gate IC와 신호의 양을 조절해 색상 차이를 구현하는 Source IC로 구성됨.
2 RFIC: 무선 통신용 고주파수(Radio Frequyency)의 신호를 처리하는 집적회로(IC).

5G RFIC와 OLED용 DDI 공급에 일부 차질이 생기면서 스마트폰 업체들의 2분기 5G 스마트폰 판매량은 전망치를 밑돌 것으로 예상되지만, 다행스러운 점은 스마트폰 업체들이 총 판매량 목표를 달성하기 위해 4G 스마트폰을 판매하며 단기 대응에 나서고 있다는 점이다. 이런 대응 덕분에 5G와 4G를 포함한 스마트폰의 2분기 총 판매량은 기존 예상 대비 5%가량 감소하는 데 그칠 것이다.

메모리 반도체 공급업체 입장에서 보면 이는 1~2% 수준의 단기적인 수요 감소에 불과하다. 또한 3분기에는 감소한 만큼 다시 증가할 것으로 기대돼, 큰 영향이 없을 것으로 판단된다.

스마트폰 시장의 장기 전망도 긍정적이다. 5G 스마트폰의 판매량은 2020년 2,500만 대에서 2025년 11억 대로 연평균 35% 증가할 것으로 예상되며, 4G를 포함한 전체 스마트폰 내 DRAM의 평균 탑재량 역시 2020년 4.5GB/unit에서 2025년 8GB/unit 수준으로 급증할 것으로 전망된다. 올해 1분기 PC 내 DRAM의 평균 탑재량이 8.1GB/unit로인 점을 감안할 때, 스마트폰의 DRAM 평균 사용량이 수년 내 현재의 PC 수준까지 올라올 것이라는 의미다.

이로 인해 2021년 DRAM의 총 수요는 전년 대비 21% 증가하며 연초 기대치를 상회할 전망이며, 연평균 성장률(CAGR) 역시 2024년까지 15~20% 수준의 견조한 성장세를 이어갈 것으로 전망된다.

NAND의 경우 연초 예상과 같이 빠른 업황 회복을 보인 후 2분기에는 가격이 반등할 전망이다. 또한 올해 하반기를 시작으로 기업용 SSD(Enterprise SSD, 이하 eSSD)를 중심으로 수요 성장세가 가파를 것으로 기대된다.

eSSD 공급 업체들의 목표는 장기적으로 Regional Storage 시장뿐만 아니라 Nearline Storage 시장을 대체하는 것이다. Nearline Storage 시장은 비교적 시장 규모가 크고 아직 HDD(Hard Disk Drive)가 주로 사용되고 있기 때문.

eSSD의 Nearline HDD 수요 대체율은 2016년 하반기에 9%를 기록한 뒤 2020년 상반기까지 비슷한 수준을 유지하다가, 지난해 하반기부터 다시 상승세에 접어들었다. 같은 기간 eSSD와 Nearline HDD의 가격(USD/GB) 격차도 16배에서 9배로 점점 좁혀지고 있다.

중요한 점은 데이터센터의 총 운용비(TCO/TB/Rack)³ 관점에서 보면 이미 eSSD와 Nearline HDD의 차이가 거의 없다는 것이다. 올해 하반기나 내년 상반기 중에는 eSSD의 운용비가 Nearline HDD의 운용비보다 더 낮아질 것으로 기대된다. 이미 eSSD 초기 투자 비용에 대한 부담이 수년 전보다 절반 가까이 줄어든 상황에서 운용비까지 고려하면, eSSD가 HDD보다 데이터센터를 운용하는 고객에게 더 매력적인 제품이 되고 있다는 의미다.

3 TCO/TB/Rack: 하나의 Rack을 SSD나 HDD 중 한 종류의 스토리지로 구성했을 때 단위 용량(TB, Tera Byte)당 총 운용비(TCO, Total Cost of Ownership)를 의미함. 이때 Rack은 서버 내 스토리지를 쌓아올리는 공간을 의미하며, TCO에는 초기 투자 비용, 전력 비용, 부대시설 운용 비용, 유지보수 비용 등이 포함됨.

특히 전력 사용량 측면에서 보면 eSSD가 HDD보다 훨씬 더 효율적이다. 일반 eSSD 모델의 경우 HDD 대비 소모되는 전력량을 50% 절감할 수 있고, 저전력 eSSD 모델은 이를 94%까지 절감할 수 있다. SK하이닉스에 따르면 전세계에서 사용되고 있는 데이터센터용 HDD가 SSD로 모두 교체되면, 2030년까지 총 4,100만 톤의 이산화탄소 방출량이 감소돼 총 38억 달러의 사회적 가치(Social Value)를 창출할 것으로 추산된다.

이 같은 장점들은 앞으로 eSSD 시장 성장을 이끌 기폭제가 돼, 전체 NAND 시장의 성장을 견인할 것으로 전망된다.

▲SK하이닉스의 eSSD 제품인 ‘PE8110 E1 S’||_##]

한편, SK하이닉스는 최근 업계 최고 수준의 성능, 용량, 저전력 경쟁력을 갖춘 데이터센터용 eSSD 제품인 ‘PE8110 E1.S’를 양산한다고 밝혔다. SK하이닉스가 이 제품을 통해 eSSD 분야에서 완전한 라인업을 갖추게 된 만큼 앞으로 가파른 성장세가 예상되는 이 시장에서 위상을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 이와 더불어 인텔 낸드 사업부 인수가 마무리 되면 중장기적으로 DRAM에 이어 NAND에서도 선두권으로 도약할 가능성이 높은 것으로 전망되고 있다.

※ 이 기고문은 키움증권 리서치센터가 신뢰할 수 있는 자료 및 정보를 활용해 기고자의 주관적 견해를 바탕으로 작성된 참고자료이며, 그 정확성이나 완전성은 보장할 수 없습니다. 유가증권 매매에 관한 의사결정은 전적으로 투자자 자신의 판단과 책임하에 이루어져야 하며, 키움증권 리서치센터는 본 기고문의 내용에 따른 일체의 투자행위 결과에 대해 어떠한 책임도 지지 않습니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

변동폭 큰 올해 NAND 시장, 반도체 기업에는 기회?

박유악 연구위원 — Mon, 01 Mar 2021 15:00:00 +0000

2021년 NAND 산업은 지난해에 이어 공급 과잉이 지속될 전망이다. 분기별로 보면 1분기 큰 폭의 공급 과잉이 발생한 후 점진적으로 개선될 것으로 예상된다. 또한, 이번 하락 사이클 이후 eSSD(Enterprise SSD, 기업용 SSD) 시장의 성장이 예상되는 만큼, NAND 업체들에게 큰 기회가 다가올 것으로 기대된다.

1분기 이후 급격한 수급 개선 기대…eSSD, NAND 시장 성장 이끌 새로운 동력

2021년 NAND 산업의 수급은 작년(Oversupply Ratio +2.1%) 대비 소폭 개선되겠지만, 공급 과잉 국면(Oversupply Ratio +1.2%)은 지속될 전망이다. NAND의 총 수요는 스마트폰 내 탑재량 증가와 SSD(Solid State Drive)의 시장 침투율(Market Penetration)¹⁾ 상승 등으로 인해 전년 대비 32% 증가하겠지만, 기업들의 공격적인 투자 전략으로 인해 공급(실직 공급) 역시 전년 대비 34% 증가할 것으로 예상되기 때문이다.

1) 시장 침투율: 기존 시장의 주력 제품이 신제품으로 얼마나 교체됐는지 나타내는 지표. 여기서는 기존 HDD(Hard Disk Drive)가 SSD로 교체된 비율을 의미.

분기별로 보면 1분기를 저점으로 업황이 회복되기 시작한 뒤, 하반기로 갈수록 수급이 급격히 개선될 것으로 보인다. 스마트폰 성수기 진입으로 인한 수요 증가와 SSD의 시장 침투율 상승효과가 기대되기 때문. 특히 하반기부터 eSSD의 시장 침투율이 크게 상승하며 NAND 수급 개선을 이끌 전망이다.

NAND의 시장 규모는 2021년 총 565억 달러로 전년 대비 4% 감소할 것으로 예상된다. 하지만 수급이 개선되고 eSSD 수요가 급등할 것으로 전망되는 2022년에는 총 932억 달러로, 올해 대비 65% 급증할 것으로 기대된다.

과거 NAND 시장은 스마트폰과 태블릿 PC의 수요가 크게 증가했던 2007년부터 큰 폭으로 성장하기 시작한 뒤 2013년에는 시장 규모가 290억 달러까지 성장했다. 이후 수년간 정체기를 겪다가 SSD의 PC 탑재율이 급격하게 증가한 2015년부터 다시 성장세를 이어갔고, 2018년에는 역대 최대인 632억 달러까지 성장했다. 현재는 시장의 공급 증가를 상회할 만한 수요처가 없어 다시 정체기에 접어든 상태지만, 올해 하반기부터는 eSSD가 NAND 시장의 성장을 이끌 새로운 동력이 될 것으로 기대된다.

eSSD는 2019년 기준 전체 NAND 시장에서 17%의 수요 비중을 차지했다. 스마트폰과 Client SSD(소비자용 SSD)에 이어 세 번째로 큰 수요처다. 3%의 수요 비중을 차지하며 지난해 새롭게 부각됐던 콘솔 시장과 비교해봐도 더 큰 규모다. 이미 우리 주변 대부분의 노트북에 SSD가 탑재되고 있는 것과 달리, eSSD의 시장 침투율은 아직도 낮은 수준에 머물러 있다. 그럼에도 NAND 시장에서 높은 수요 비중을 차지하고 있을 정도로 성장 가능성이 매우 큰 시장이기도 하다.

SSD 시장 내에서의 성장률 측면에서 보더라도 Client SSD의 경우 PC 내 탑재량 증가가 수요의 견인차 역할을 할 것으로 보인다. eSSD 역시 탑재량 증가뿐만 아니라 시장 침투율 상승이 동반될 것으로 기대된다.

주요 기업들 공격적인 투자 집행 중…웨이퍼 투입 생산량도 연내 증가세로 전환할 듯

주요 메모리 반도체 제조기업들은 지난해 말부터 NAND에 대한 공격적인 투자를 집행하며 eSSD 시장 성장을 자극하기 시작했다.

SK하이닉스는 당분간 신규 장비 투자보다는 기존 2D NAND 공정을 3D NAND 공정으로 전환하고 3D NAND 공정간 세대교체에 주력하면서 원가 경쟁력을 확보하는 데 집중할 것으로 전망된다. SK하이닉스는 연내 NAND 공장 중 M11과 M12에 남아있는 2D NAND 공정을 3D NAND 공정으로 전환하고, M14와 M15의 기존 장비를 128 double stacks 공정²⁾으로 전환할 방침이다. 이 과정에서 발생하는 웨이퍼 생산량 감소(Wafer Capacity Loss)를 보완하기 위해, 올해 상반기 중 소규모의 장비 투자를 집행할 것으로 예상된다.

2) double stacks 공정: 각 단마다 단일 구조로 셀을 적층하는 single stack 공정과 달리 각 단을 두 개의 셀 묶음(stack)으로 분할해 적층하는 방식의 제조 공정. 128 double stacks 공정은 double stacks 공정으로 128단을 적층하는 공정을 의미.

이처럼 기존 공장에서 생산되는 제품들의 원가 효율화 작업에 집중하고 있는 모습이지만, 인텔의 SSD 사업 인수 예상 시점인 4분기 이후에는 eSSD 시장에서의 입지 확대를 노려볼 수 있을 것이다.

삼성전자는 eSSD 시장 형성을 위한 준비로 시안 2공장과 평택 2공장에 NAND 전공정 장비 투자를 집중할 것으로 보인다. 시안 1공장의 NAND 장비를 128 single stack 공정으로 전환하고, 해당 시기에 시안 2공장과 평택 2공장에 대한 신규 장비 투자를 집중할 것으로 예상된다. 시안 2공장의 경우 지난해 말 신규 투자를 시작한 뒤 올해 상반기 중 추가 투자를 집행하고, 생산성 검증에 나서고 있는 평택 2공장은 올해 상반기 중 추가 투자를 집행할 것으로 전망된다.

삼성전자의 NAND 투자는 웨이퍼 투입량 기준 지난해 말부터 올해 상반기까지 총 10만 장/월에 이를 것으로 보이며, 시안 1공장의 공정 전환을 포함한 총 NAND 투자액도 올해보다 크게 증가할 것으로 예상된다.

키옥시아 역시 기존 공장을 활용한 장비 투자와 함께 신규 Fab7의 완공을 앞두고 있다. 지난해 말 Y6 공장에 신규 투자를 집행했고, 기존 3D NAND 공정의 세대교체에도 집중하고 있다. 이후 Y5 및 K1 공장에도 신규 장비 투자 가능성이 있고, Fab7의 조기 완공도 기대하는 분위기다. 하지만 기업공개(IPO) 일정에 따른 변동성이 매우 클 것으로 판단된다.

NAND 산업의 웨이퍼 투입 생산량(Wafer Input Capacity)도 2016년 이후 5년 만에 증가세에 접어들 것으로 기대된다. 이는 국내 중소 반도체 기업들의 실적 성장으로 연결될 수 있다. 국내 반도체 기업들이 성장하는 eSSD 시장에서 입지를 탄탄히 구축하고, 이를 통해 DRAM에 이어 NAND 시장에서도 절대 강국으로 성장하기를 바란다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

내년에는 D램 시장에 회복세 찾아올까?

박유악 연구위원 — Tue, 01 Dec 2020 15:00:00 +0000

2021년 D램 산업은 1분기 중 실적 저점을 찍고 이후에는 반등할 것으로 예상된다. 내년 D램 수급 상황은 올해(Oversupply Ratio 5.1%) 대비 크게 개선돼 소폭의 공급 부족(Oversupply Ratio -0.2%)으로 전환될 전망이다.

내년 D램의 수요는 스마트폰과 서버 시장을 중심으로 회복돼 올해 대비 17% 증가하겠지만, 공급은 업체들의 보수적인 투자 전략으로 올해 대비 12% 증가하는 데 그칠 것으로 예상되기 때문이다. 분기별로 보면 올해 3분기를 저점으로 업황이 회복세를 이어가다가 내년 2분기에는 서버와 스마트폰 수요의 동반 상승으로 크게 개선될 것으로 판단된다.

D램 고정가격은 공급 업체들의 재고 증가로 인해 단기적인 하락세가 이어지겠지만 내년 1분기 후반으로 갈수록 수요 회복에 기반한 공급 부족으로 인해 상승세로 반전될 것이다.

2021년 D램의 총 수요는 여러 요인으로 인해 증가할 전망이다. 서버 업체들의 재고 정상화와 스마트폰 업체들의 경쟁적 제품 출시, 콘솔 게임기 판매 호조 등의 영향으로 올해 대비 17% 이상의 성장률을 기록할 것으로 예상된다.

주요 전방 산업별 수요 성장률(Bit Growth)도 대체로 증가세가 예상된다. 스마트폰은 올해 대비 22%, 서버는 올해 대비 28%, 그래픽은 올해 대비 24%, PC는 전년 대비 17% 증가할 것으로 각각 예상된다. 특히 스마트폰의 경우 판매량 회복이 기대되며, 서버의 경우 판매량과 탑재량 모두 동반 상승할 것으로 전망된다.

화웨이 빈자리 차지하기 위한 치열한 각축전 양상, 모바일 D램 ‘수요 회복’ 이끌 듯

스마트폰 시장에서는 화웨이의 빈자리를 차지하기 위해 삼성전자, 오포, 비보, 샤오미 등 주요 스마트폰 제조사들의 경쟁적인 제품 출시가 예상된다. 제품 조기 출시와 출하량 경쟁이 모바일 D램의 수급 상황을 개선할 것으로 보인다.

모바일 D램의 고객사별 평균 탑재량은 예전과 달리 그 차이가 많이 축소된 상황인 만큼, 특정 업체가 화웨이의 시장 점유율을 차지하더라도 D램 산업 전체에 끼치는 영향은 제한적이다.

하지만, 단기적으로는 모바일 D램 수요의 18%를 차지하고 있던 화웨이를 대체하기 위해 경쟁 업체들이 D램 구매를 서두를 가능성이 크다. 따라서 예년보다 계절적 수요가 일시적으로 증가할 수 있다. 이는 2020년 말과 2021년 초에 D램 모멘텀(Momentum) 상승을 의미하며, 고객사들의 구매 강도에 따라 PC와 서버 D램의 공급 감소로도 이어질 수 있다.

인텔 신규 CPU 출시, 서버 D램 수급 개선 이끌 것으로 기대돼

서버 D램 산업은 올해 4분기 2013년 이후 최고치 수준에 근접하는 공급과잉률을 기록한 만큼, 이후에는 본격적으로 수급 상황이 개선될 것으로 전망된다.

올해 4분기 일시적 회복세를 보이고 있는 서버의 유닛(Unit) 수요는 내년 1분기 단기적으로 급락할 것으로 예상된다. 계절적 비수기 영향도 있지만, 인텔의 신규 CPU 제품인 ‘Ice Lake’의 출시 지연이 서버 업체들의 대기 수요를 자극할 것으로 판단되기 때문이다.

하지만 해당 시기를 지나면 서버 D램의 수급은 다시 급격한 회복세로 전환될 전망이다. 내년 2분기 중 Ice Lake가, 내년 4분기 중에는 또 다른 인텔의 신규 CPU 제품인 ‘Sapphire Rapids’의 출시가 예정돼 있어, 서버 고객들의 수요를 자극할 것으로 기대되기 때문이다.

이에 현재 하락세를 보이고 있는 서버 D램의 가격은 내년 2분기 초부터 반등해, 내년 4분기에는 지난해 1분기 수준에 근접할 것으로 전망된다. 또한, 그간의 원가 개선(Cost/bit)을 감안하면, SK하이닉스를 포함한 D램 업체들의 올해 4분기 수익성은 지난해 1분기 수준을 크게 넘어설 것으로 기대된다.

내년 D램 설비 투자는 올해 수준 유지…D램 가격은 내년 상반기 중 상승 전환할 듯

내년 D램 설비 투자 금액은 150억 달러 규모로, 올해 수준을 유지할 것으로 예상된다. CIS(CMOS Image Sensor, 이미지 센서) 전환에 따른 보완 투자와 극자외선(EUV) 장비 초기 도입을 위한 설비 투자 금액 등을 제외하면 상당히 보수적인 투자를 기록했던 지난 2016년 수준에 머물 것으로 전망된다.

D램의 웨이퍼 투입(Wafer Input) 기준, 산업 내 장비 증설 규모는 올해 8만 5,000장/월에서 내년 5만 장/월 수준으로 급감할 것으로 예상된다. 이를 반영한 D램의 글로벌 웨이퍼 투입 생산량(Wafer Input Capacity)은 올해 4분기를 고점으로 감소세에 접어들어, 내년도 D램 수급이 개선될 가능성이 크다.

따라서 D램의 가격은 단기적인 하락세가 이어지겠지만, 공급 업체들의 적극적인 대응이 이뤄지고 있는 만큼 내년 상반기 중에 상승 전환을 시도할 것으로 판단된다. 다만, 코로나19라는 불확실성이 여전한 만큼, 공급 업체들이 시장점유율에 대한 과욕을 부릴 경우 그 리스크가 클 것으로 보인다.

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성장세 기대되는 파운드리 시장, 최종 승자는 누가 될까?

박유악 연구위원 — Tue, 08 Sep 2020 15:00:00 +0000

비메모리 반도체 산업은 IT 제품들의 교체 주기 단축, 연구개발(R&D)의 효율성, 제조 설비 비용 급증 등으로 인해, 설계 전문 업체인 팹리스(Fabless)와 제조 전문 업체인 파운드리(Foundry)로 나뉘어 성장해왔다. 이 중 파운드리는 전공정 장비를 포함한 생산 설비를 갖추고 있지만, 자체 제품 없이 설계 전문 업체들의 제품을 위탁 받아 생산해주는 비즈니스 모델을 말한다.

1987년 대만의 TSMC가 설립된 후 ‘첨단 공정 도입을 통한 고객 통합 유치’라는 성공적인 비즈니스 모델이 완성됐다. 이어서 규모의 경제를 통해 단위당 제조 비용이 절감되면서 수익성이 더욱 개선돼 추가 투자 여력이 발생하는 선순환 구조가 확립됐다. 2006년부터는 단순한 제조 서비스를 제공하는 것뿐만 아니라 팹리스 고객들의 설계 대행을 일부 맡기도 하면서 업무 표준화를 통한 수율 개선이 이뤄졌다. 최근에는 풍부한 설계 자산(IP) 지원과 후공정 서비스를 포함한 원스톱 솔루션 제공을 통해 고객들의 개발, 제조, 납기 기간을 대폭 단축시켰다.

파운드리 시장, 안정적인 성장세 유지… 진입장벽은 점점 높아져

파운드리 산업의 시장 규모는 2002년 108억 달러에서 2010년 283억 달러로 성장한 후 2018년 629억 달러까지 급증했다. 2023년에는 812억 달러까지 성장할 것으로 전망된다. 제품 가격 변화에 따른 시장 규모의 변동성이 존재하는 메모리 반도체와 달리 매우 안정적인 성장세를 지속하고 있는 것이다. 시장 규모 측면에서 같은 비메모리 반도체 시장인 CPU나 GPU, 통신 칩 시장 규모를 이미 크게 추월했다.

파운드리 산업이 메모리 산업과 달리 꾸준한 성장을 이어오고 있는 건 서비스 가격이 계속 상승하고 있기 때문. 수요와 공급에 따라 정해지는 메모리 반도체의 가격과 달리 파운드리의 경우 고객들이 서비스 가격에 전공정 장비 투자 금액을 일부 반영해 주고 있어, 그만큼 수익성을 확보할 수 있다.

최근 파운드리 산업에서 첨단 공정 도입과 풍부한 데이터 베이스(DB) 지원의 중요성이 더욱 커지고 있다. 고객사인 팹리스 업체가 파운드리 업체로부터 IP Blocks*, Cell Libarary* 등 팹(Fab)의 DB를 받아 제품 설계를 진행한 후 다시 파운드리 업체에 제조를 위탁하는 프로세스로 이뤄져, 제공되는 DB가 풍부할수록 설계 기간과 비용을 줄일 수 있기 때문.

* IP Blocks: 특정 동작을 수행하는 하나의 회로
* Cell Libarary: 회로 설계를 지원하는 Cell의 묶음

또한, 최근에는 후공정 서비스의 중요성도 커지고 있다. 이제 파운드리 업체도 후공정에 일부 관여해 고객사의 제품 성능 개선에 도움을 줄 수 있어야만 경쟁력을 유지할 수 있다.

또한, 파운드리 시장은 규모의 경제를 달성하지 못할 경우, 투자 금액을 크게 뛰어넘는 수익성을 얻기 어렵다. 2020년 2분기 기준 파운드리 업체 중 규모의 경제를 달성한 TSMC의 경우 영업이익률이 42%로 높은 수준을 유지하고 있는 반면, 중저가에 집중하고 있는 UMC와 SMIC는 각각 13%와 7%의 영업이익률을 기록하는 데 그친 것에서 이를 확인할 수 있다.

따라서 후발 업체가 파운드리 시장점유율을 높이려면 일정 이상의 규모를 갖춰야만 해 엄청난 투자를 선행해야만 한다.

고객 가격 부담 절감이 핵심 과제… 후발주자에게는 차별화된 가격전략 필수

고객들의 디자인 원가와 파운드리 서비스 이용 가격을 절감하는 것 역시 파운드리 업체들의 핵심 과제 중 하나다. 최근 파운드리 산업에서 고객이 부담해야 할 디자인 원가(Design Cost)가 급증하고 있기 때문.

공정이 복잡해지고 IP 사용량이 증가하면서 65nm(나노미터) 공정에서 2,900만 달러에 불과했던 디자인 원가가 10nm에서는 1억 7,000만 달러로 증가했다. 향후 적용될 5nm 공정에서는 무려 5억 4,000만 달러로 급증할 것으로 예상된다. 디자인당 사용되는 IP Block의 수 역시 65nm 공정에서는 40개에 불과했지만, 7nm 공정에는 평균 204개, 향후 5nm 공정에서는 276개까지 증가할 것으로 전망된다.

급증하고 있는 파운드리의 ‘웨이퍼당 파운드리 서비스 가격(Wafer Price)’도 고객들에게 큰 부담으로 작용하고 있다. 7nm 공정을 이용하는 고객들의 경우 28nm 공정보다 무려 2.3배 높은 가격을 지불해야만 하는 상황.

팹리스 산업은 이미 승자독식 시장으로 변했다. 전세계 팹리스 시장 규모는 2018년 1,040억 달러 수준을 달성했는데, 이 중 퀄컴(Qualcomm), 엔비디아(Nvidia), 미디어텍(MediaTek), 애플(Apple), AMD를 포함한 10개 업체의 시장 점유율이 전체의 60%를 차지하고 있다. 해당 상위 업체들은 대부분 28nm 이하의 첨단 공정을 사용하고 있고, 앞으로 5nm 이하 공정 적용을 시작할 것으로 예상된다.

이에 파운드리 업체들이 시장점유율을 높이려면 팹리스 상위 10개 업체와의 전략적 관계를 잘 가져가야 한다. 특히 후발주자들이 산업 내에서 성공적으로 입지를 넓히기 위해서는 기반이 되는 공정 기술과 풍부한 IP 지원뿐만 아니라, 디자인 원가와 파운드리 서비스 이용 가격 측면에서 고객들에게 차별화된 혜택을 제공할 필요가 있다.

설비 투자 부담 점점 커져… TSMC, 삼성전자 양강 구도로 재편되는 양상

파운드리 업체 입장에서는 급증하고 있는 설비 투자 규모도 부담이다. 파운드리 공장을 가동하기 위한 설비 투자 금액은 과거 28nm 공정에서는 48억 달러 수준에 불과했지만, 최근 7nm 공정에서는 120억 달러로 급증했다. 향후 5nm 공정에서는 150억 달러까지 증가할 것으로 보인다.

DPT(Double Patterning Technology)*, QPT(Quadruple Patterning Technology)* 도입에 따라 공정 단계가 증가하고 있고, 7nm 공정부터 새롭게 도입된 EUV* 장비 구매를 위한 추가 자금을 지출해야만 하기 때문이다. 향후 5nm 이하 공정에서는 EUV 공정 단계 수가 늘어나 추가 장비를 구매해야 하는 부담도 있다.

* DPT(Double Patterning Technology): 두 번에 나눠 노광작업(레이저 광원으로 웨이퍼에 패턴을 새기는 작업)을 진행하는 기술. 20nm 이하 미세 공정은 기존 노광 방식으로 회로를 구현하기 어려워 새롭게 고안됐다.
* QPT(Quadruple Patterning Technology): DPT를 반복하는 방식
* EUV: Extreme Ultra Violet, 극자외선 공정. 토공정에서 극자외선 파장의 광원을 사용하는 리소그래피(extreme ultraviolet lithography) 기술 또는 이를 활용한 제조공정. 극자외선 파장은 기존 공정기술인 불화아르곤(ArF) 광원보다 파장의 길이가 10분의 1 미만이어서, 극자외선 파장을 가진 광원으로 노광작업을 하면 반도체 회로 패턴을 더욱 세밀하게 제작할 수 있다.

이러한 설비 투자 금액 부담은 파운드리 업계 내 경쟁 강도를 오히려 낮추고 있다. 7nm 이하 파운드리 서비스 제공을 위해 들어가는 막대한 투자 금액을 집행할 수 있는 회사는 삼성전자와 TSMC뿐이기 때문.

글로벌 파운드리의 경우 7nm 공정 개발을 무기한 연기하며, 기존 14nm와 12nm FinFET 공정의 신뢰성 향상에 집중하고 있다. UMC는 14nm Bulk CMOS 공정 투자에는 적극적이지만, 10nm 이하 공정 개발은 유보 중이다. 중국의 SMIC가 정부의 자금 지원을 뒤에 업고 시장에 뛰어들 수 있겠지만, 7nm 이하 첨단 공정에서는 기술 경쟁력이 크게 뒤처져 있어 당분간은 어려울 것으로 보인다.

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하반기 D램 가격 하락 전망 속 수요도 하락세 전환_반등 시기는?

박유악 연구위원 — Sun, 12 Jul 2020 15:00:00 +0000

지난 6월 D램의 고정 가격은 PC와 서버 모두 전월 수준을 유지했다. PC D램의 경우 대부분의 계약이 지난 4월에 분기 단위로 진행됐고, 고객 대부분이 향후 가격 하락을 예상하며 추가적인 제품 구매에 소극적인 태도를 보였다. 노트북을 포함한 PC 위탁생산(OEM) 업체들의 D램 재고가 적정 수준 이상으로 쌓여있는 것으로 파악돼, PC D램 가격은 올해 3분기를 시작으로 하락세로 전환된 뒤 4분기에는 하락 폭이 확대될 전망이다.

6월 서버 D램 가격 역시 PC D램과 마찬가지로 전월 수준을 유지했다. 다만 이 역시 PC D램과 마찬가지로 향후 가격 하락에 대한 기대감이 고객들의 추가 구매를 제한한 영향으로 파악된다. 서버 D램은 올해 3분기를 시작으로 고정 가격이 하락세로 전환할 전망이다.

하반기 D램 가격의 하락을 전망하는 주된 이유는 코로나 19 이후 시장을 견인해 오던 서버와 PC 부문의 수요 둔화 우려다. 서버 D램은 코로나 19 발생 직후 북미 클라우드 고객을 중심으로 구매 강도가 매우 높아졌지만, 하반기에는 이에 대한 역(逆) 기저효과가 발생할 것으로 예상된다.

올해 2분기 크게 증가했던 전 세계 서버의 유닛(Unit) 판매량은 3분기에 전 분기 대비 3% 하락할 것으로 예상되는데, 과거 계절적인 요인의 영향을 받을 때와는 양상이 다르다. 이에 더해 서버에 탑재되는 인텔의 신규 CPU 출시가 올해 연말로 미뤄져, 당분간 ‘서버의 유닛당 D램 탑재량(Contents/Box)’이 증가할 만한 요인도 많지 않다.

따라서 올해 3분기 D램의 총 수요는 지난 2019년 4분기부터 진행돼온 상승세가 일단락되고 하락세로 전환될 것으로 예상된다. 이는 서버 D램의 단기 수급(Supply and Demand)에는 부정적인 요인이다.

하반기 서버 D램의 수급은 이러한 수요 둔화 속에서 공급 과잉 양상이 본격적으로 나타나기 시작하며 크게 악화할 전망이다. 지난해 1분기부터 올해 1분기까지 지속적으로 개선됐던 공급 과잉률이 올 하반기에는 업황이 크게 악화했었던 지난해 상반기 수준까지 급증할 것으로 예상된다. 현재 공급 업체들의 서버 D램 재고는 적정 수준에 머물러 있지만, 올 연말로 갈수록 재고 수준이 높아지며 가격 하락 압력을 키울 것으로 보인다.

모바일 D램의 수요를 이끄는 스마트폰 판매량은 지난 5월 반등에 성공했다. 5월 전 세계 스마트폰 판매량은 총 8,197만 대로 전년 동기 대비 31% 감소했지만, 전월보다는 18% 증가했다.

특이한 점은 코로나 19 이후 프리미엄 스마트폰 수요 침체가 지속되고 있지만, 아이폰 SE를 포함한 중가(300~599달러) 스마트폰의 판매량이 크게 증가했다는 것이다. 중가 스마트폰 판매 비중은 지난 1분기 평균 13%보다 크게 높아진 20%를 기록했고, 800달러 이상 프리미엄 스마트폰의 판매 비중은 5%에 그치며 지난 1분기(7%) 대비 낮아졌다.

하반기 중 출시될 것으로 예상되는 아이폰12의 LTE 모델은 이러한 시장 흐름을 더욱 가속할 것으로 예상된다. 아이폰12 LTE 모델의 예상 판매 가격은 549 달러로 전작인 아이폰11의 기본 모델의 가격인 699 달러보다 크게 낮고, 아이폰SE 가격대(399~549달러)에 속하기 때문이다. 이는 애플이 프리미엄 시장을 벗어나 중가 스마트폰 시장에서의 점유율을 확대하겠다는 의지를 보여준 것으로 해석된다.

중요한 것은 기존에 판매되고 있는 타사의 중가 스마트폰 제품들이 애플 아이폰보다 더 많은 D램을 탑재하고 있다는 것이다. 애플의 중가 스마트폰 시장 점유율 확대 전략이 성공적으로 진행될 경우 이로 인해 D램 수급과 가격에는 부정적인 영향을 끼칠 수 있다.

종합하면 올 하반기 D램 산업은 과거 1998년, 2003년, 2008년과 같이 더블딥(Double Dip, 하락 후 일시 반등한 뒤 2차 하락) 양상을 띄고, D램의 직전 상승 사이클이었던 2012년~2014년, 2016년~2018년과는 다른 양상을 보일 것으로 예상된다. 다만, 과거 더블딥 시기보다 2차 하락세(Downturn)의 기간이 상대적으로 짧고 가격의 하락 폭도 제한될 것으로 판단된다. 모바일과 PC에 들어가는 D램 모두 원가 비중이 과거 최저 수준으로 떨어져 추가적인 가격 하락 가능성은 낮기 때문이다.

따라서 올해 연말과 내년 연초의 짧은 다운 사이클(Down Cycle) 이후에 다가올 큰 업 사이클(Up Cycle)을 기대해 본다.

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