월드마켓-반도체 시장

한국 기업들, 반도체 메모리 시장 석권하다
특허청, 우리나라 특허 건수도 최다

[헤럴드저널] 양병수 기자=우리나라가 반도체 시장의 세계 최강자의 자리를 굳건히 하고 있다. 한국이 세계 반도체 메모리 시장에서 점유율 1위 자리를 굳히고 있는 가운데 이 분야의 특허도 가장 많이 출원했다.

메모리반도체 회로도(사진=SK하이닉스)

특허청에 따르면 반도체 메모리의 설계, 생산, 패키징을 포함한 제조 기술 분야의 국내 특허출원은 최근 5년간(2011~2015) 해마다 4,000여건 이상 출원되어 총 20665건이다.

다출원 기업으로는 삼성전자(4,388건, 21.2%)와 SK하이닉스(3,739건, 18.1%)가 각각 1, 2순위를 차지했다. 다음으로 인텔(759건, 3.7%), TSMC(572건, 2.8%), 마이크론(357건, 1.7%), 웨스턴디지털(150건, 0.7%), 도시바(140건, 0.7%) 순이다.

국내기업은 '설계'에서 '완제품'까지 제조공정 전반에 걸쳐 세분화된 요소기술들을 대거 출원한 반면 국내에 생산설비가 없는 외국기업은 '구조적 설계' 위주의 기술들을 선별하여 소량 출원하였다.

한편, 대형 특허분쟁의 격전지인 미국에서는 같은 기간 동안 국내 특허건수의 약 3배에 달하는 58,838건의 특허가 출원됐다. 다출원 기업으로는 SK하이닉스(2,594건), 삼성전자(2,566건), 도시바(2,289건), 마이크론(2,120건), IBM(1,977건), 웨스턴디지털(1,289건), 인텔(1,008건) 순이다.

미국에서도 국내기업들이 선두를 다투며 1, 2순위를 차지했다. 특히 이들 글로벌 기업들의 미국특허 출원 건수는 2011년 417건에 불과했지만 2012년 1,154건, 2013년 3,933건으로 급증한 후 2014년 4,188건, 2015년 4,151건에 달한 것으로 조사됐다.

이는 60년 동안 대용량 스토리지 시장을 지배했던 하드디스크(HDD)가 SSD(Solid State Drive)로 교체되면서 SSD에 탑재되는 낸드 플래시 관련 특허 5,616건이 최근 3년간 집중적으로 출원되었기 때문이다.

이런 현상들은 4차 산업혁명의 시대가 열리면서 하드웨어적 핵심 요소인 반도체 메모리의 수요는 급속히 증가할 것으로 보여 한국 기업들의 위상은 더욱 높아질 것으로 예상된다.

메모리 석권한 한국, 이젠 시스템 반도체 본격 공략

하지만 한국이 메모리 반도체 분야에서는 세계 1위를 달리고 있지만 시스템 반도체에서는 걸음마 단계이다. 그래서 메모리 반도체를 앞세워 '수퍼 사이클'(장기호황)에 올라탄 국내 반도체 업체들이 시스템 반도체에서 또 한 번의 도약을 준비하고 있다.

메모리 반도체가 데이터를 '저장'하는 장치라면 시스템반도체(비메모리반도체)는 데이터의 '처리'를 담당한다. 메모리의 대표 주자가 D램·낸드플래시라면, 시스템반도체의 대표 주자로는 모바일 기기의 '뇌'에 해당하는 어플리케이션프로세서(AP), '눈'에 해당하는 이미지센서(CIS) 등이 있다.

“4차 산업혁명 활용 재도약 준비
파운드리 전문 ‘시스템IC’ 출범
삼성은 전문 인력 1000명 채용 준비
SK하이닉스, 파운드리 전문회사 설립”

SK하이닉스는 지난 7월 충북 청주 본사에서 파운드리(타 기업이 설계한 반도체 제품을 위탁받아 생산·공급하는 공장을 가진 전문 생산기업) 전문회사 'SK하이닉스 시스템IC'를 출범시켰다. 사업 부문을 별도로 떼 내 전문 자회사를 만든 것이다.

초대 사장은 김준호 SK하이닉스 경영지원총괄 사장이 맡았다. SK하이닉스는 소품종을 대량 생산하는 메모리 사업과 달리 시스템반도체는 다품종을 소량 생산해야 하기 때문에 독자 경영이 필요하다는 경영 판단에 따른 것이다. SK하이닉스는 임직원 1300여 명을 파운드리 전문회사 소속으로 보직 변경하고, 신규 및 경력사원 채용에 나서고 있다.

삼성전자나 SK하이닉스처럼 반도체의 설계부터 생산까지 모두 맡는 회사를 종합반도체(IDM) 회사라 하고, 파운드리는 주로 위탁 주문만 전문으로 생산하는 다품종 소량생산 업종을 말한다.

파운드리에 주문이 들어오는 제품이 대부분 비메모리인 시스템반도체이다 보니 업계에서는 파운드리와 시스템반도체 용어를 혼용해 사용한다. 신설된 SK하이닉스 시스템IC는 생산 공장 없이 반도체 설계만 전문으로 하는 업체인 팹리스 고객을 확보해 시스템반도체 생산량을 늘리겠다는 경영 방향을 잡고 있다.

파운드리 시장은 지름 200mm짜리 웨이퍼에서 시스템반도체를 만드느냐, 300mm짜리에서 만드느냐에 따라 기술 수준이 나뉘는데 SK하이닉스 시스템IC는 200mm 파운드리 시장에서 고객층을 넓힌 뒤 기술 난이도가 높은 분야로 진출할 계획이다. 현재 파운드리 분야 1위인 대만의 TSMC가 대부분의 주문품을 300mm 웨이퍼에서 생산한다. 글로벌 4위인 삼성전자도 일부 제품은 300mm에서 생산하고 있다.

SK하이닉스 시스템IC의 김준호 사장은 짧은 시간 안에 200mm 파운드리 업계에서 최고 경쟁력을 갖춘 회사로 키우겠다는 포부를 밝히면서 고부가가치 반도체인 시스템 반도체 시장을 겨냥했다. 지난해 SK하이닉스의 글로벌 파운드리 시장 점유율은 0.3%로 톱10에도 들지 못하는 미미한 수준이었다.

4차 산업혁명 시대는 비메모리 반도체가 필수

삼성전자는 한발 앞서 지난 5월 시스템LSI 사업부를 팹리스와 파운드리 사업부로 분리하는 조직개편을 단행했다. 그전까지는 파운드리가 시스템LSI 사업부 내에 팀 단위로 구성되었지만 이를 별도의 사업부로 독립시켜 파이를 키워가고 있다.

삼성전자는 설계(팹리스)와 생산(파운드리)을 분리해 각자의 경쟁력으로 고객사를 확보한다는 게 경영진의 복안이다. 삼성전자는 D램과 낸드플래시에서 각각 점유율 45%과 38%로 세계 1위를 차지하고 있지만 파운드리 분야에서는 5.4%로 4위에 머물고 있다.

삼성전자는 내부적으로 파운드리 시장 점유율 54%로 세계 1위인 대만의 TSMC를 따라잡겠다는 장기적 목표를 세운 것으로 알려졌다. 이를 위해 2018년도에 시스템 반도체 전문가를 1000명 이상 대거 영입할 계획이다.

국내 반도체 업체들이 시스템 반도체에 공을 들이는 이유는 4차 산업혁명 시대를 맞아 시장이 폭발적으로 커질 것에 대비하기 위해서다. 4차 산업혁명시대에는 정보를 저장·기억하는 메모리반도체 보다 사물을 인지하고, 연산·제어·처리능력 갖춘 시스템반도체의 가치가 더 높아질 것이 뻔하다.

특히 현재도 자율주행, 사물인터넷, 인공지능(AI), 로봇에까지 시스템반도체의 수요가 크게 늘어나고 있다. 비메모리와 메모리의 시장 규모는 지난해의 경우 2.5대 1이었다. 시장조사업체 아이서플라이에 따르면 지난해 글로벌 시스템반도체 시장규모는 2082억 달러, 메모리는 822억 달러다.

비메모리 반도체 시장이 메모리 반도체 시장보다 2.5배나 크다. 삼성전자와 SK하이닉스가 새로운 회사로 분리 독립시키면서 과감한 투자를 하는 이유가 바로 이처럼 큰 시장 규모 때문이다.

매출 규모에서 1위가 TSMC(대만) 294억 5100만 달러, 2위 글로벌파운드리스(미국) 46억 3900만 달러, 3위 UMC(대만) 45억 7900만 달러, 4위 삼성전자(한국) 37억 달러, 5위 SMIC(중국) 29억 1400만 달러 등이다. SK하이닉스는 순위에 들지 못했다.

시장조사업체 IC인사이츠에 따르면 시스템반도체 시장에서 제외되는 순수 파운드리 시장의 매출액은 지난해 500억달러(약 56조원)로 1년새 11%나 증가했다.

순수 파운드리가 바로 삼성전자나 SK하이닉스가 위탁 생산을 위해 뛰어드는 시장이다. 업계에선 순수 파운드리 시장이 2020년까지 792억 달러(약 88조원)로 성장할 것으로 전망하고 있다.