2021-04-23 07:55 (금)
반도체 양대산맥 ‘삼성전자-SK하이닉스’의 신성장전략 관전포인트
반도체 양대산맥 ‘삼성전자-SK하이닉스’의 신성장전략 관전포인트
  • 이욱호 기자
  • 승인 2021.03.10 13:37
  • 댓글 0
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“초고속 메모리 개발 속도 낸다”

 

반도체 시장이 이례적으로 호황기를 맞으면서 업계 1위와 2위를 다투는 삼성전자와 SK하이닉스의 신성장전략에 관심이 모이고 있다. 두 회사는 올해 들어 반도체 업계가 ‘슈퍼사이클’에 들어갈 것이라는 전망에 맞춰 각자 다른 방식의 전략을 구상하고 있다. 리치에서는 반도체 양대산맥으로 꼽히는 이들 회사의 신성장전략 관전포인트를 알아봤다.

 

최근 반도체 수요가 급증하면서 반도체 업계가 최대 호황을 맞고 있다.
2021년 D램·낸드플래시 등 메모리반도체 가격이 상승장으로 돌아섰고 자동차·디스플레이용 반도체 등 시스템반도체가 품귀현상을 보이면서 반도체 업계 전체가 ‘슈퍼사이클’에 들어갈 것이라는 기대가 커지는 것이다. 이에 따라 메모리·시스템반도체 두 분야에서 모두 세계 선두권인 삼성전자와 SK하이닉스에 업계의 시선이 쏠리고 있다.


세계 최초 지능형 메모리 반도체 개발 성공

이런 가운데 삼성전자가 세계 최초로 데이터 저장과 연산을 동시에 처리하는 지능형 메모리 반도체 개발에 성공해 주목을 받고 있다.
삼성전자는 메모리 반도체와 인공지능 프로세서를 하나로 결합한 HBM-PIM(Processing-in-Memory)을 개발했다. PIM(Processing-in-Memory)은 메모리 내부에 연산 작업에 필요한 프로세서 기능을 더한 차세대 신개념 융합기술이다.


삼성전자는 PIM 기술을 활용해 슈퍼컴퓨터(HPC)와 AI 등 초고속 데이터 분석에 활용되는 HBM2 Aquabolt에 인공지능 엔진을 탑재한 HBM-PIM을 개발했다.
AI 시스템에 HBM-PIM을 탑재할 경우 기존 HBM2를 이용한 시스템 대비 성능은 약 2배 이상 높아지고 시스템 에너지는 70% 이상 감소된다.
또한 기존 HBM 인터페이스를 그대로 지원해 HBM을 이용하는 고객들은 하드웨어나 소프트웨어의 변경 없이 HBM-PIM을 통해 강력한 AI 가속기 시스템을 구축할 수 있게 됐다.
최근 인공지능의 응용 영역이 확대되고 기술이 고도화됨에 따라 고성능 메모리에 대한 요구가 지속적으로 커져왔으나 기존의 메모리로는 폰 노이만 구조의 한계를 극복하기 어려웠다.


폰 노이만 구조는 오늘날 대부분의 컴퓨터에서 사용하는 방식으로 CPU가 메모리로부터 명령어를 불러오고 실행하며 그 결과를 다시 기억장치에 저장하는 작업을 순차적으로 진행한다. 이 과정에서 CPU와 메모리간 주고받는 데이터가 많아지면 작업처리가 지연되는 현상이 생긴다.
삼성전자는 이를 극복하기 위해 메모리 내부의 각 뱅크에 인공지능 엔진을 장착하고 병렬 처리를 극대화해 성능을 높였다. 또한 HBM-PIM은 메모리 내부에서 연산처리가 가능해 CPU와 메모리간 데이터 이동이 줄어들어 AI 가속기 시스템의 에너지 효율을 높일 수 있다.


삼성전자는 이러한 혁신기술을 D램 공정에 접목시켜 HBM-PIM을 제품화 하는데 성공하고 반도체 분야 세계 최고권위 학회인 ISSCC에서 논문을 공개했다.


삼성전자 메모리 사업부 상품기획팀장 박광일 전무는 “HBM-PIM은 AI 가속기의 성능을 극대화 시킬 수 있는 업계최초의 인공지능 맞춤형 PIM 솔루션으로 삼성전자는 고객사들과 지속적으로 협력을 강화해 PIM 에코 시스템을 구축해 나갈 것”이라고 밝혔다.


미국 아르곤 국립 연구소 CELS(컴퓨팅, 환경 및 생명과학) 연구실장 릭 스티븐스는 “HBM-PIM은 AI 응용을 위한 성능 및 에너지 효율 측면에서 놀라운 성과로 HBM-PIM 시스템 평가를 위해 향후에도 삼성전자와 지속적인 협력을 기대한다”고 말했다.
삼성전자는 상반기 내 다양한 고객사들의 AI 가속기에서 HBM-PIM을 탑재해 테스트 검증을 완료할 예정이며 향후 고객사들과 PIM 플랫폼의 표준화와 에코 시스템 구축을 위해 협력을 강화해 나갈 계획이다.


한편 삼성전자가 계획하고 있는 반도체 관련 인수합병(M&A)에도 기대감이 모이고 있다. 최윤호 삼성전자 경영지원실장 사장은 지난 1월 28일 2020년 연간 실적발표 콘퍼런스 콜에서 “지난 수년간 지속적으로 M&A 대상을 매우 신중히 검토해 왔다”며 “3년 내에 의미 있는 M&A가 있을 것”이라고 전했다.


반면 삼성전자에 이어 글로벌 반도체 시장을 견인하고 있는 SK하이닉스는 코로나19의 영향에도 불구하고 영업이익으로 5조원 넘게 벌어들이며 호실적을 거뒀다.


SK하이닉스는 지난 1월 29일 경영실적 발표회를 열고 2020년 연간 매출 31조9004억원, 영업이익 5조126억원(영업이익률 16%)을 기록했다고 밝혔다.
SK하이닉스 경영지원 담당 노종원 부사장(CFO)은 “지난해 글로벌 팬데믹과 무역 갈등의 격화로 메모리 시장은 부진한 흐름을 보였다”고 분석하고 “그런 중에도 당사는 D램 10나노급 3세대(1Z나노)와 낸드 128단 등 주력 제품을 안정적으로 양산했다”고 밝혔다.


노 부사장은 또 “품질 경쟁력을 바탕으로 서버 시장 점유율을 확대해 당사의 매출과 영업이익이 전년 대비 각각 18%, 84% 증가하는 성과를 거두었다”고 설명했다.


지난해 4분기 매출과 영업이익은 각각 7조9662억원과 9659억원(영업이익률 12%)으로 집계됐다. 회사 측은 “가격 하락에 따른 매출 감소와 달러화 약세에도 불구하고 3분기부터 이어진 모바일 수요 강세에 적극 대응해 전년 동기 대비 298% 증가한 영업이익을 달성했다”고 밝혔다.


제품별로는 D램 출하량은 전 분기 대비 11% 증가했고 평균판매가격은 7% 하락했다. 낸드플래시는 출하량은 8% 증가, 평균판매가격은 8% 하락했다.
올해 D램 시장에 대해 SK하이닉스는 글로벌 기업들의 신규 데이터센터 투자로 서버향 제품 수요가 확대될 것으로 전망했다. 또 코로나19로 주춤했던 5G 스마트폰 출하량이 증가해 모바일 수요 역시 높게 유지될 것으로 예상했다. 이에 반해 공급 측면은 업계의 공급량 증가가 제한적일 것으로 예상돼 수요에 미치지 못할 것으로 내다봤다.


낸드플래시 시장은 모바일 기기의 고용량 제품 채용 증가, SSD 수요 강세와 함께, 현재 업계 전반의 높은 재고 수준이 상반기 중 해소되면서 하반기부터 시황이 회복할 것으로 전망했다.


SK하이닉스는 이러한 수요 환경에 적극 대응하고 동시에 전략 제품 매출 비중을 확대하면서 기술 리더십을 강화하겠다고 올해 계획을 밝혔다. 세부적으로 D램은 고성능 컴퓨팅, 인공지능(AI) 시스템 시장의 성장에 따라 HBM2E 등 고부가 제품 출하 비중을 늘려간다. 낸드플래시는 128단 서버향 SSD 고객 인증을 추진하는 등 제품 다각화를 진행할 계획이다.


또한 기존 제품 대비 생산성이 개선된 D램 10나노급 4세대(1A나노)와 낸드플래시 176단 4D 제품을 연내 생산해 원가 경쟁력을 높여나갈 방침이다.
이와 함께, SK하이닉스는 올해부터 파이낸셜 스토리(Financial Story) 실행을 본격화한다고 밝혔다. 회사는 지난해 10월 D램과 낸드플래시 사업의 균형 있는 성장을 도모하고 ESG(Environmental, Social, Governance) 경영을 강화해 인류와 사회에 기여한다는 비전인 파이낸셜 스토리를 발표한 바 있다.


우선 인텔 낸드사업 부문 인수 작업을 원활하게 진행하고 M16 신규 팹을 본격적으로 가동하는 등 미래성장 기반을 적극적으로 구축하겠다고 강조했다.


“M16은 회사가 그려온 큰 계획의 완성”

이를 위해 SK하이닉스는 지난 2월 1일 경기도 이천 본사에서 M16 준공식을 개최했다.


최태원 회장은 이날 “반도체 경기가 하락세를 그리던 2년 전 우리가 M16을 짓는다고 했을 때 우려의 목소리가 많았다”며 “하지만 이제 반도체 업사이클 얘기가 나오고 있는 만큼, 어려운 시기에 내린 과감한 결단이 더 큰 미래를 꿈꿀 수 있게 해주었다”고 소회를 밝혔다.


최 회장은 이어 “M16은 그동안 회사가 그려온 큰 계획의 완성이자 앞으로 용인 클러스터로 이어지는 출발점으로서 중요한 상징으로 남을 것”이라고 의미를 전했다.


최 회장은 또 “M16의 탄생 과정에서 수많은 사람들의 도움이 있었던 만큼 이제 M16이 그분들의 행복에 기여할 것”이라며 “경제적 가치뿐만 아니라 협력회사 상생, 환경보호, 지역사회 발전 등 ESG 측면에서도 다양한 가능성을 모색해 달라”고 당부했다.


SK하이닉스는 2018년 11월 M16 착공 이후 총 3조5000억원, 공사 인력 연인원 334만명을 투입해 25개월 만에 준공했다. D램 제품을 주로 생산하게 될 M16은 축구장 8개에 해당하는 5만 7000㎡(1만 7000여 평)의 건축면적에 길이 336m, 폭 163m, 높이는 아파트 37층에 달하는 105m로 조성됐다. SK하이닉스가 국내외에 보유한 생산 시설 중 최대 규모다.


특히 M16에는 SK하이닉스 최초로 EUV(Extreme Ultra Violet, 극자외선) 노광 장비가 도입된다. SK하이닉스는 최첨단 인프라를 기반으로 이 팹을 차세대 성장동력으로 키워낼 계획이다. EUV 장비를 활용해 올해 하반기부터 4세대 10나노급(1a) D램 제품을 생산할 예정이다. 향후 이 장비의 활용도를 더 높이면 메모리반도체 미세공정 기술 리더십도 더욱 강화될 것이다.


이석희 CEO는 “M16은 EUV 전용 공간, 첨단 공해 저감 시설 등 최첨단 인프라가 집결된 복합 제조시설”이라면서 “향후 경제적 가치 창출은 물론 ESG 경영에도 기여하는 한 단계 높은 차원의 생산기지가 될 것”이라고 강조했다.  이욱호 기자

 


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