메모리 시장 전망과 반도체업계 사업 전개

기사입력 2017.06.01 12:13
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1. 메모리 시장 전망(2017년)

 

○ 2020년에는 1,000억불을 돌파

 

미국 조사기관인 IC Insight는 2017년 메모리 시장이 전년대비 10% 증가한 853억불로 확대 될 것으로 예측 발표하였다. DRAM과 NAND 플래시 ASP(평균판매가격) 상승이 시장을 끌어올리고 있다. 더해서 2020년에는 1,000억불을 돌파하고 2021년에는 1,100억불에 달할 것으로 예측하였다.

동 조사에 의하면 메모리 시장은 2013년과 2014년에 각각 20% 이상 확대하였으나 2015년은 PC 시장의 부진 등으로 과잉 재고나 급속한 가격하락을 초래하여 전년대비 3% 감소한 780억불이 되었다. 2016년 시황은 약세로 시작하였으나 하반기에 회복하여서 동 1% 감소한 773억불에 머물렀다. 동사에서는 2016~2021년 메모리 시장의 연평균성장률은 7.3%로 예측하였다. 이것은 IC 시장 전체 성장률 2.4 포인트를 상회한다. 메모리 시장의 ASP는 2015년에 3%, 2016년에는 10%로 각각 저하되었지만 2020년까지는 1.8%로 억제될 것으로 예상하였다.


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DRAM 시장은 2013년과 2014년에 메모리 전체 성장의 견인력을 담당하였으나 2015년에는 3%, 2016년에는 10% 감소하여 메모리 시장의 축소 요인이 되었다. 그러나 2017년 시장은 11% 플러스 성장이 될 것으로 예측하고 있다. NAND는 2016년에 유일하게 성장한 메모리 제품이고 2017년에도 계속 확대하여 10% 성장을 기록할 것으로 보고 있다.

 

 

2. 메모리 시장과 업계의 동향

 

○ 반도체 시장 플러스 성장의 주역

 

미국 Gartner에 의하면 2016년 반도체 시장은 전년대비 1.5% 증가가 되었다. 기존 마이너스 성장 예상에서 벗어나서 플러스 성장이 된 최대 주역은 DRAM과 NAND Flash 메모리 제품이다. NAND는 2016년 초부터, DRAM은 여름시장부터 가격이 상승하여 플러스 성장으로의 큰 원동력이 되었으며 2017년은 계속 타이트한 수요 환경이 지속될 것 같다.

 

▒ DRAM

 

DRAM 시장은 2016년 후반부터 한 번에 가격 개선, ASP도 상승일로를 달리고 있어서 금액 기준으로 플러스 성장으로 바뀌고 있다. Bit 성장률은 출하기준으로 2016년이 20%대 추세이고 2017년은 10%대 후반 ~ 20% 정도까지로 보고 있다. 한편 수요 측에서 Bit 성장률은 20~25%로 예상되고 있어서 공급과 수요에서 갭이 생기는 구도가 되어서 현재 가격상승 추세가 계속될 것으로 예상되고 있다.

 

○ 2016년 후반부터 가격 상승

 

2016년 후반부터 DRAM 가격 상승은 극단적으로 낮은 수준이었던 PC용 DRAM 재고를 OEM기업, 모듈업체가 적정화를 도모한 것으로 해결되었다. 그러나 DRAM 업체 생산라인의 채산성을 보면 모바일이나 서버용도로 교체되고 있어서 현재 수급이 타이트한 상황이 계속되고 있다. 4G Bit 제품의 계약 가격도 2016년 중간시점에서 1.3불 전후로 추이되어 왔으나 여기에서 한꺼번에 급상승하여 현재는 2.7불 전후까지 높아졌다. 이에 따라서 DRAM 업체의 수익성도 개선되어 영업적자였던 Micron Technology도 2016년 4분기(2016년 6~8월)부터 4분기 기준으로 영업 흑자를 이뤘다.


2017년 수요 측에서는 20~25%의 Bit 성장이 예상되고 있으나 이것에 대한 출하기준으로의 Bit 성장률은 10%대 후반에서 20%에 머물 것으로 예상하고 있다. 수요와 공급에서 Bit 성장으로 괴리가 생기는 사태가 되고 있다. 공급 Bit가 증가하지 않는 요인은 미세화 기술의 난이도가 높아지고 있는 것이 영향을 주고 있다. DRAM 업체는 현재 20㎚/1x㎚ 세대를 최첨단 프로세스로 하고 있으나 삼성을 제외한 SK Hynix, Micron이 20㎚ 안정화에 예상 이상으로 고전하고 있다. DRAM 업체는 웨이퍼 능력을 증설하지 않고 미세화로 공급 증가를 달성하려고 하였으나 이것이 잘 되지 않아서 수요에 대응하지 못하고 있어 이것이 현재 가격 상승을 계속 일으키는 원인이 되고 있다.


DRAM 업체의 수익성은 개선되었으나 DRAM 산업은 원래 미세화에 의해서 Bit당 가격을 내려서 시장을 크게 해온 것뿐이어서 장기적으로 보면 가격 상승은 마이너스 요인이 될 것으로 본다. 가격 상승에 영향을 받아서 PC 등 기기 1대당 DRAM 탑재 용량이 증가하지 않아서 가격 탄성력이 움직이지 않는 부작용도 생길 것 같다.

 

○ 1x㎚ 안정화에 주력

 

이러한 사태를 벗어나기 위해서 DRAM 업체는 현재 20㎚ 생산량 확대 및 1x㎚ 양산 수율 확보에 주력하고 있다. 1위인 삼성은 1x㎚에서 가장 선행하고 동사의 능력 중에서 약 20%가 1x㎚으로 교체 되었으나 이것이 2017년 말까지는 약 40%(월 13~14만장 상당)로 증가시킬 계획이다. 한편 20㎚ 이하에는 multi chip patterning 등 공정수가 증가하기 때문에 Output이 감소하게 되는데 이를 해소하기 위해서 화성의 제17라인에서 월 3만장분의 웨이퍼를 증설한다.


SK Hynix는 2017년은 21㎚ 생산량 확대에 중점을 두고서 2016년 4분기에 동세대 생산비율을 40% 초과한다. 이것을 2017년 말까지 60%까지 높인다. 이와 병행하여 1x㎚의 양산도 진행하여 2017년 3분기부터 양산을 개시한다. 2017년 말까지는 생산량 전체의 10%를 1x㎚ 세대로 이뤄나갈 생각이다. 또한 삼성과 같이 미세화에 따르는 Output 감소를 보완하기 위해서 중국 우시공장의 DRAM 라인에서 신규 공장 "C2F" 건설도 발표하고 있다.


Micron은 2017년(2017년 8월기) 설비투자 금액으로서 48~52억불을 계획하고 그 중에서 40~45%를 DRAM 분야에 투자한다. 1x㎚ 세대는 Micron Memory Japan(주) 가고시마공장(Fab15) 및 MMT(Micron Memory Taiwan) Fab 6을 중심으로 양산하며 2017년 후반부터 output 확대를 목표로 한다.

 

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○ 2018년 이후의 중국 메모리 사업 전망

 

DRAM 시장은 삼성전자, SK Hynix, Micron 상위 3개사 합계 시장 점유율이 90% 가까이 도달하고 있어서 과점화가 진행되고 있다. 한편 향후 중국 정부지원 기업에 의한 DRAM 생산도 계획되고 있고 2018년 이후는 이것이 시장에 영향을 줄 가능성도 있을 것 같다.


자광집단은 무한과 남경 2개소에서 메모리 프로젝트를 진행시키고 있다. 무한에서는 파운드리 대기업인 XMC과 자사의 메모리 부문을 통합시키는 형식으로 신규 회사 "장강 스토리지"를 설립하였다. 3D NAND와 DRAM 둘 다 생산을 계획하고 있다. 이와 동일하게 남경시도 양쪽 메모리 생산계획을 하고 있으나 핵심인 프로세스기술 확보에 관해서는 목표를 정하지 못해서 계획대로 진행될 것인지는 미지수이다. 복건성 진화집성전로유한공사는 복건성 천주시에 가전용 등을 중심으로 하는 Logic DRAM을 생산하기 위해서 현재 공장을 건설중이다. 25~20㎚ 세대를 채용하여 우선 2018년 9월부터 월 6만장 규모로 양산을 계획하고 있으며 프로세스 기술은 대만 파운드리 대기업인 UMC가 베이스로 되고 있고, UMC는 양산 설립으로 로열티로 대가를 받게 된다.

 

▒ NAND 시장

 

IoT 시대의 본격 도래를 맞이하여 빅데이터 처리 등으로 NAND 수요가 급격히 확대하고 있으며 특히, 데이터센터 SSD용 NAND 시장이 양호한 추세이다. 또한 중화권 스마트폰 업체가 대용량 메모리 탑재를 확대하여 단번에 NAND 수급 균형이 타이트하게 되었다. 가격도 최근 상승하여 거의 3년전 수준으로 된 품목도 있다. 이에 영향을 받아서 NAND 업체 각사의 실적이 급속히 회복하고 있어서 차기 주력제품이 되는 3D NAND 생산능력 확대에 매진하고 있고 2017년 Bit 성장은 최근 양호하여 전년대비 비슷한 44%대로 될 예상이다.


생산금액은 가격 상승도 있어서 2016년은 전년대비 14% 증가한 362억불로 확대 될 것으로 보고 있다. 2017년에는 더욱 더 가격이 고수준으로 안정될 것으로 보여서 417억불을 형성할 것으로 IHS 조사 데이터도 나오고 있다. 향후 기업용을 시작으로 클라이언트 SSD나 스마트폰 대용량화에 지원되어서 2020년까지는 양호한 성장이 예상되고 있어서 경우에 따라서는 DRAM 시장을 능가하여 메모리 맹주로 될 가능성도 보이고 있다. 현재 시황도 호조로 2017년 전체가 타이트한 수급관계가 될 것 같다. 도시바의 NAND 거점인 욧카이치공장에서는 풀 조업을 계속하고 있어서 십수년 만에 설 연휴도 없이 풀가동을 하고 있다고 한다.

 

○ 64층 양산 확립이 열쇠

 

각사가 향후 주력하고 있는 것이 3D NAND이다. Multi Bit화 기술도 연구하여 대용량화와 저가격을 양립할 수 있는 것에 각사가 공세를 취하고 있다. 도시바는 48층의 메모리 셀을 적층한 TLC(Triple Level Cell) 제품을 일부 스마트폰 업체 등에 본격적으로 납품하고 있다. 64층 TLC 샘플 출하도 2016년 7월에 개시하고 있어서 2017년 조기에 양산을 개시한다. 도시바는 2016년 말에 3D 생산비율을(Bit 기준) 10%까지 인상하여 2017년에는 50%까지 높이고 2018년엔 80%까지 증산한다.

삼성전자는 2016년 말부터 64층 제품을 생산하고 있으며 SK Hynix도 2017년 내에 72층 제품 출하를 목표로 하고 있다. 도시바 및 삼성전자 2개사는 2017년 말경을 목표로 96층 제품의 샘플 출하를 노리고 있다. 각사는 120층 대까지는 염두에 두고 있다. 향후 대용량화가 기대되고 있는 고성능 서버용 SSD로의 본격 채용을 목표로 하고 있어서 차세대 제품 투입시기의 명확한 로드맵을 착실히 실행하는 것이 고객의 신뢰를 얻게 될 것이다.


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○ 3D NAND 투자에 집중

 

삼성전자는 2017년 반도체 설비투자 계획을 명확히 하고 있지 않으나 과거 최고의 투자액이 될 것으로 예상하고 있다. 신거점인 평택공장에는 3D NAND를 생산하기 위한 장비도입이 진행중이다. 초기 설립은 월 7만장 규모로 보고 있고 제조장비 업체의 2016년 4분기 수주고를 크게 올리고 있는 것으로 파악되고 있다.


3D NAND는 삼성 이외의 다른 업체도 신설 및 2D에서의 전환투자를 하고 있다. 도시바는 2016년 3월부터 가동을 개시한 신규 제2제조동(욧카이치시공장)으로의 설비투자를 하고 있는 것 외에 2017년 2월부터는 제6제조동의 건설에도 착수하였다. SK Hynix도 본사 공장인 이천 M16 라인의 2층 부분에 3D 라인을 정비중으로 2017년 2분기에 장비 도입을 개시하는 것 외에 2017년의 투자안건에는 포함되고 있지 않으나 장기적으로는 청주에 3D 신공장 "M15라인"도 건설할 계획이다. 인텔은 2017년 설비투자 120억불 중에서 25억불을 메모리 분야에 투자할 생각으로 중국 대련 "Fab 68"에서의 64층 설립 등에 충당하고 있다.


2017년 업계 전체의 NAND용 설비투자는 전년대비 20~25% 증가할 것으로 보고 있고 반도체 전체 중에서도 큰 존재감을 보이고 있다. 거의가 3D용으로 2017년 말에는 업계 전체 NAND 능력의 40%인 월 60만장이 3D로 교체될 것으로 예상하고 있어서 명실공히 3D 시대가 도래하고 있다.

 

○ 도시바 메모리를 둘러싼 "일본·미국

연합"(안)도 부상

 

2017년 최대 화제는 역시 도시바의 NAND 사업의 해방이다. 도시바는 해외 원자력사업 7125억엔에 의한 거액 손실의 보전을 위해서 핵심 메모리 사업을 분사화 하는 것을 결정하였다. 2017년 4월 1일부로 "도시바메모리(주)"로 분사화 할 예정이었으나 전 주식의 매각도 눈앞에 두고 있다는 것이다. 이 신규 회사에 대한 출자를 둘러싸고 경쟁 기업이나 최종 고객 등의 이름이 나오는 사태가 벌어지고 있다.


도시바는 이미 입찰을 개시하고 있고 다양한 기업에서 오퍼가 들어오고 있다고 한다. 세계 최대의 EMS 기업인 홍해(대만)도 큰 관심을 보이고 있고 그 외에 출자를 검토하고 있는 그룹으로서는 NAND 제조에서 협력하고 있는 WD(Western Digital)나 경쟁업체인 SK Hynix, 펀드기업 등의 이름이 열거되고 있다.


그러나 요즘에 와서는 "미·일 연합" 주도로 신규회사를 운영하는 안이 부상하고 있다. 반도체 산업을 육성, 강화하고 있는 중국으로의 메모리 기술 유출이나 메모리 시장에 있어서의 한국세의 점유율 집중을 회피하기 위해서 미·일 정부는 현재 도시바와 NAND 사업에서 제휴관계가 있는 WD와의 관계 강화를 축으로 인텔이나 Micron에서도 출자를 모집하는 방향으로 신규회사를 운영하는 것을 모색하고 있다. 미국과 일본이 합계 1.2조엔 전후의 자금 수요를 확보한다는 안을 검토하게 되었다. 일본측에서는 아직 명확한 움직임이 부상하고 있지 않으나 과거 샤프나 Japan Display에서 취한 구제조치를 생각한다면 도시바메모리로의 자금지원책이 향후 구체화 될 것으로 보는 것이 자연스럽다.


2017년 3월 14일에 기자회견을 한 도시바의 소가와사장도 반도체는 나라의 안전에도 걸리고 있는 기술이고 정치적으로 문제가 되는 나라로 매각 등은 신중히 판단하고 싶다고 말해서 기술유출 등을 우려하는 일부의 소지도 배려하였다. 어쨌든 도시바의 메모리 신규회사를 손에 넣는 자가 삼성전자와 성장 기대가 높은 NAND 시장의 과실을 나눠 가지게 되어 향후 향배에 이목이 집중되고 있다.



 

 

 
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3. 데이터 센터의 동향

 

○ 미국 기업을 중심으로 투자 확대

 

메모리 수요의 견인력으로서 데이터 센터/서버 분야로의 기대치가 매년 높아지고 있다. 미국 기업을 중심으로 클라우드시장이 급속히 확대하고 있어서 조사회사인 Canalys에 의하면 클라우드 인프라 서비스의 세계 시장은 2016년에 381억불까지 성장할 것으로 예상하고 있다.


기기별 점유율에서는 AWS(Amazon Web Service)가 32.8%로 1위이고 이어서 마이크로소프트, 구글, IBM 3개사 합계 점유율이 30.8%로 AWS가 1위로 올라서 있다. 4개 대기업 뒤로는 알리바바나, 오라클이 이름을 올리고 있어서 각각 2.4%와 1.7% 점유율을 점하고 있다. AWS는 실적면에서도 급성장하고 있고 매출은 2014년의 약 46억불에서 2015년에는 약 79억불로 확대되었고 2016년에는 약 122억불을 기록하였다.


각사는 투자도 적극적으로 하고 있고 AWS는 2016년에 세계 각지에 11개소의 데이터 센터를 신설하였고 그 외에 마이크로소프트는 영국과 독일, 구글은 일본과 중국, IBM은 영국에 데이터 센터를 실치하였다. 중국에서 50% 이상의 점유율을 자랑하는 알리바바도 오스트리아, 일본, 독일, 아랍연방에서 데이터 센터를 정비하였다. 오라클도 일본과 중국에서 서비스를 공급할 수 있는 체제를 갖추고 있다.


이러한 영향을 받아서 데이터센터용 SSD 및 NAND 플래시 메모리의 수요가 높아지고 있으며 도시바의 메모리 사업에 대해서 출자 의욕을 보이고 있는 홍해정밀공업의 곽사장도 데이터센터 수요로의 대응을 이유를 걸고 있다. 홍해는 데이터 센터용의 서버 수탁생산도 손대고 있어서 높은 시너지 효과도 예상하고 있다. 더해서 다양한 것이 연계가 되고 IoT 시장이 향후 확대하면 클라우드 인프라 서비스와 나란히 데이터 센터의 수요도 더욱 더 높아져서 안정된 성장에 들어간 스마트폰을 대신하여 메모리 수요를 견인할 존재가 될 것이다.

 

 

4. 3D NAND, 64층 세대 설비투자 매진

 

○ 대용량화를 위해 QLC도

 

3D NAND는 클라우드 및 엔터플라이즈 SSD에서의 수요 확대에 힘을 받아 2017년부터 드디어 6X/7X 층 세대의 양산경쟁에 돌입한다. 삼성전자와 도시바를 선두로 년 중반까지는 양산 설립을 할 것으로 예정하고 있으나 제조 난이도는 전 세대에 비해서 빠르게 높아지고 있어서 수율확보 향상이 과제가 되고 있다. 한편 스마트폰용의 2D NAND도 cash가 원천이 되고 있어서 3D로의 전략투자를 진행하고 있는 한편 3D와 2D의 생산 배분이 각사의 수익성을 결정하는 데 큰 요인이 될 것 같다.

 

○ 2D와 3D 생산의 배분

 

클라우드계 SSD에서는 기기 한 대당 8/16 TB(테라 바이트)로의 대용량화가 진전되고 있어서 이것이 3D의 대용량화 즉, 다층화의 요구가 나오고 있다. 현재 삼성전자나 도시바 등은 48층 제품을 양산하고 있으나 2017년부터는 64층 제품의 양산을 본격화한다. 이것이 3D에 있어서 주력제품이 될 것으로 예상하고 있다. 삼성은 64층 이후는 한국에서 생산을 위주로 할 예상으로 화성에 신설 및 2D로부터의 전환투자에 더해서 기흥, 화성에 이어서 반도체 전공정 거점으로서 정비를 진행하고 있는 평택 신규공장에서의 3D 생산을 2017년부터 개시한다.


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경영위기에 빠지고 있는 도시바도 요닛찌시공장에서 64층 제품의 양산을 2017년 상반기 중에 한다. 3D 전용 공정을 담당하는 신규 "N-Y2"는 2017년 조기에 풀 능력에 달할 것으로 보고 있다. 새롭게 Y5의 3D화를 촉진하는 것 외에 중요한 Y6의 건설도 2017년 2월부터 착수한다. 이미 메모리 신규회사의 과반 주식을 매각할 의향을 제시하고 있으며 이를 통해 3D 라인 정비를 위한 설비투자는 향후 진행할 예정이다.


3위 그룹인 Micron이나 인텔, SK Hynix도 적극적인 투자 자세를 보이고고 있다. Micron은 싱가폴의 3D 신규공장 "Fab 10X"에서 32층 제품의 양산을 하고 있고 2017년 후반을 목표로 64층 제품의 생산 확대를 목표로 하고 있다. 또한 인텔도 메모리용 설비투자를 전년 16억불에서 25억불로 대폭적으로 증가하였으며 중국의 대련 "Fab 68"에서 64층 제품의 설립에 전력하고 있다.


SK Hynix는 2017년 말까지 NAND 출하에서 점하는 3D 비중을 50%까지 증대할 계획을 제시하고 있고 현재는 36/48층 제품출하를 위주로 하고 있으며 72층 제품은 2017년 하반기부터 양산을 개시할 생각이다. 이에 따라서 이천의 M14 라인의 2층 부분을 3D 라인으로서 활용하기 위한 투자를 2017년 중에 한다. 또한 청주에서도 3D 신규공장 건설 계획을 발표하였다. 2019년 6월 완공을 목표로 하여 2017년 8월부터 공사를 개시하므로써 2017년 말에는 업계 전체의 NAND 생산능력 중에서 약 40%에 해당하는 월 55만장 전후가 3D로 될 것으로 예상하고 있다.


대용량화를 위한 다층화만이 아니고 Multi Bit화도 유효한 수단이 된다. 지금까지 2D에서는 3Bits/Cell이 한계였으나 3D에서는 축적되는 전자의 수가 증가되기 때문에 4Bits/Cell = QLC(Quad Level Cell)의 적용도 본격적으로 검토되고 있어서 테라바이트급의 3D 칩으로 QLC가 주류로 될 가능성이 높다.


3D 투자계획이 각사에서 이어지고 있지만 6X/7X 세대는 제조 난이도가 아주 높아 상위 업체에서도 수율 확보가 안정되고 있지 않은 상황이다. 장래를 생각해서 3D로의 전환 및 신설투자가 2017년 최우선 사항인 것에는 변함이 없으나 당장 수익 안정을 생각한다면 3D가 Cash의 원천이 되고 있는 것도 무시할 수가 없다.


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주지한 바와 같이 중국 브랜드의 스마트폰을 중심으로 2016년부터 한 대당의 스토리지 탑재 용량이 비약적으로 증가하였다. 2015년에는 Tier1 기업의 주력 기종에서 주력이였던 128G 모델이 지금은 중위 기종에서도 이 수준이 될 경향이다. 이 때문에 NAND 업체에서는 장래를 보고서 3D 라인을 정비하면서도 2D도 경시할 수 없는 상황이 생기고 있다. 2017년은 2D와 3D의 생산 혼합 방향 설정이 아주 어려운 한 해가 된다고 한다. 2017년 후반부터는 NAND 시황의 수급이 완화될 가능성도 일부에서 지적되고 있어서 적극적으로 진행하고 있는 3D 투자도 일부 후퇴될 가능성도 있을 것 같다.

 

○ SK Hynix 72층 3D NAND 2017년 하반기 양산

 

동사는 3D NAND 플래시 32층 256Gb를 2017년 하반기부터 양산 개시한다. 동 3D NAND는 TLC(Triple Level Cell) 개발에 성공하였다. 현재 양산중인 48층 3D NAND 플래시와 비교하여 데이터를 저장하는 Cell을 1.5배 더 쌓는다. 256Gb 용량은 칩 하나만으로도 32Gb 용량 저장장치를 만들 수 있다.

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