반도체 산업 이해하기

1. 반도체의 정의

반도체란, 본래 물리학 용어로 어떤 특별한 조건하에서만 전기가 통하는 물질(실리콘, 게르마늄 등)을 말하는 용어였습니다. 그러나, 오늘날에는 ①전자회로를 구성하는 반도체 물질로 만든 소자(부품 구성의 최소 단위)와 ②집적회로 칩인 CPU, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 반도체 부품을 통합하여 넓은 의미로 반도체라고 말합니다.

 

 

2. 반도체 활용 분야

반도체는 우리의 일상생활 속에서 다양하게 활용되고 있습니다. 우리가 매일 사용하고 있는 컴퓨터와 스마트폰뿐만 아니라 자동차, 게임용 콘솔, 항공우주, 신용카드와 교통카드, 냉장고, 각종 의료기기 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.

 

 

3. 반도체 분류

반도체는 크게 2종류로 구분할 수 있습니다. 전체 반도체 시장의 23%를 차지하는 데이터 저장에 쓰이는 반도체인 메모리 반도체와 연산, 논리작업 등 정보 처리에 사용되는 반도체인 비메모리 반도체입니다. 메모리 반도체는 DRAM과 낸드플래시로 세분화되며, 비메모리 반도체는 시스템 반도체와 광소자 반도체로 세분화됩니다.

 

우리나라는 메모리 반도체 시장에서 두각을 나타내고 있으며, 시장 점유율은 60.5%에 달합니다. 반면 반도체 시장의 77%를 차지하는 비메모리 반도체 시장은 미국이 54.5%를 차지하며 우리나라의 비메모리 반도체 시장 정유율은 3.3% 수준입니다. 각각의 구분에 대해 아래에서 좀 더 자세히 알아보도록 하겠습니다.

 

 

1) 메모리 반도체

① DRAM(D램)

데이터를 임시로 저장하는 장치로, 전원이 꺼지면 데이터는 소멸됩니다. DRAM은 컴퓨터, 스마트폰, 클라우드, 차량 등 데이터 저장이 필요한 모든 기기에 필수적으로 사용됩니다. 제조가 어려워 기술적 진입 장벽이 높으며, 우리나라 삼성전자와 SK하이닉스, 미국 마이크론이 DRAM 시장의 약 95%('23년 2분기 기준)를 차지하고 있습니다.

 

② 낸드플래시

데이터를 영구적으로 저장하는 장치로, 전원이 꺼져도 데이터는 저장됩니다. 우리나라 삼성전자와 SK하이닉스를 포함해 일본의 키옥시아, 미국의 웨스턴 디지털과 마이크론이 낸드플래시 시장의 약 96%('23년 2분기 기준)를 차지하고 있습니다.

 

 

 

2) 비메모리 반도체

① 시스템 반도체

데이터의 연산 및 제어, 변환, 가공 등의 처리 기능을 수행하는 장치로 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU) 등이 대표적입니다. 시스템 반도체 시장은 전체 반도체 시장에서 60%의 비중을 차지하고 있으며, 엔비비아/AMD/덱사스 인스트루먼트/인텔/퀄컴/브로드컴 등 미국 기업의 비중이 상대적으로 높은 편입니다.

 

② 광소자 반도체

외부에서 에너지를 흡수해 전기적 신호로 바꿔주는 장치로 이미지센서, LED 등이 대표적입니다. 우리나라 삼성전자와 서울반도체, 일본의 소니, 미국의 온세미, 독일의 이노바 등 다양한 기업이 생산하고 있습니다.

 

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4. 반도체 업무 분야 구분

반도체 기업은 미국의 인텔, 마이크론 테크놀로지 및 우리나라의 삼성전자, SK하이닉스 등과 같이 설계, 제조, 후공정을 모두 영위하는 종합반도체 기업(IDM) 또는 엔비디아(설계/개발), TSMC(제조) 등 1개 분야에 집중하는 기업의 형태로 구분할 수 있습니다.

 

① 펩리스(설계)

반도체 칩 설계와 개발만 담당하여 IP(지식재산권)화 하는 것을 말합니다. 미국의 애플, 엔비디아, AMD, 브로드컴, 퀄컴 등이 대표적인 팹리스 기업입니다.

 

② 파운드리(제조)

칩을 전문적으로 제조하는 것을 말하며 대만의 TSMC와 우리나라의 삼성전자가 대표적인 파운드리 기업입니다.

 

③ OSAT(후공정)

불량 칩을 걸러내는 테스트와 칩을 기판에 연결하고 화학수지로 밀봉하는 패키징을 말합니다. 대만의 ASE, 미국의 앰코 테크놀로지가 대표적입니다. 우리나라에는 하나마이크론과 SFA반도체 등이 있습니다. 

 

 

 

5. AI(인공지능)이 주도하는 반도체 시장

AI반도체란, AI서비스 구현에 필요한 대규모 데이터 처리, 복잡한 계산 등을 초고속&저전력으로 실행하는 비메모리 반도체를 말합니다. '23년 11월 기준 AI반도체 시장의 대부분은 엔비디아의 시스템 반도체(GPU)가 사실상 독점하고 있으며, 최근 마이크로소프트, 인텔, 삼성전자 등 반도체 기업 및 구글 등의 기업도 AI 반도체 시장에 도전하는 중입니다. 

 

또한, 메모리 반도체인 HBM은 DRAM 여러 개를 수직으로 연결해 기존 DRAM보다 데이터 처리 속도를 끌어올린 고대역폭 반도체입니다. 주로 AI서비스에 사용되는 고성능 GPU, AI가속기 등에 탑재되고 있어 AI반도체 시장의 성장과 함께 주목받고 있습니다. HBM에 대해서는 별도 포스팅으로 좀 더 자세히 알아보도록 하겠습니다.

 

 

* 참조 : NH투자증권, 언론사 자료 등

* 상기 내용은 투자 권유나 종목 추천이 아닌 단순 정보 제공을 위한 용도입니다. 투자 시 책임은 투자자 개인에게 있으며 투자 시 충분한 분석과 신중한 판단을 하시기 바랍니다.