[이코노믹리뷰=최진홍 기자] 삼성전자가 2030년까지 시스템 반도체에 133조원을 투자하는 한편 1만5000명의 전문인력 채용을 골자로 하는 삼성 반도체 비전 2030을 지난달 24일 선언했다. 메모리 반도체 시장이 업황악화의 길을 걷는 가운데, 삼성전자의 플랜B가 빠르게 가동되는 분위기다.

어려운 메모리 시장

글로벌 메모리 반도체 시장의 수퍼 사이클이 종료된 가운데, 업황 악화에 대한 우려는 커지고 있다.

메모리 반도체 수퍼 사이클 종료는 세계반도체장비재료협회(SEMI)도 주목하고 있다. 협회는 시장 전망 보고서를 통해 올해 기준 글로벌 반도체 기업의 장비 지출액이 총 557억8000만달러를 기록, 지난해와 비교해 약 7.8% 줄어들 것으로 봤다. 불과 4개월 전 올해 글로벌 반도체 기업의 장비 지출액이 지난해와 비교해 7.5% 증가할 것으로 전망했다는 점을 고려하면 충격적인 전망이다.

국제무역연구원이 발간한 ‘2018년 수출입 평가 및 2019년 전망’ 보고서도 비슷한 주장이다. 보고서에 따르면 국내 반도체 수출액은 지난해 초부터 10월까지 36%를 넘겼으나 올해는 이러한 수치를 장담하기 어렵다. 2017년 57.4%를 기록한 국내 반도체 수출증가율은 올해 5.0%까지 떨어질 가능성이 높다. 여기에 D램과 낸드플래시 가격 모두 하락 일변도다.

삼성전자 반도체 위기론이 커지는 이유다. 시장조사업체 디램익스체인지는 2018년 기준 글로벌 D램 시장에서 삼성전자가 약 49조1000억원의 매출을 기록해 점유율 43.9%로 1위, SK하이닉스가 약 33조1000억원을 기록해 점유율 29.5%로 2위라고 발표했으나, 업황 악화에 따른 실적 하락을 경고하는 목소리가 커지고 있다. 실제로 삼성전자가 올해 2분기 확정실적을 발표한 가운데, 반도체 사업에서 매출 14조4700억원, 영업이익 4조1200억원을 기록했다고 공시했다. 삼성전자가 반도체 부문에서 영업이익 5조원을 하회한 것은 2016년 4분기 4조9500억원 이후 처음이다. 메모리 반도체 수퍼 사이클이 종료된 후 삼성전자의 반도체 경쟁력이 직격탄을 맞았다는 평가다.

삼성전자 반도체 부문은 올해 1분기 인텔에 밀린 것으로도 확인된다. 인텔이 지난달 28일 1분기 실적을 발표한 가운데 매출 161억달러(약18조6800억원), 영업이익 42억달러(4조8700억원)를 기록했기 때문이다. 전체 매출은 삼성전자가 높지만 영업이익은 약 7500억원 차이가 난다. 시스템 반도체의 인텔이 올해 더욱 승승장구할 것이라는 전망이 나오는 가운데, 삼성전자 반도체 전략의 반등이 필요하다는 주장이 나오고 있다.

삼성전자는 1분기 반도체 실적을 두고 "계절적 비수기 진입과 함께 주요 고객사들의 재고 조정 등으로 전반적인 수요 약세를 보였다"면서 "주요 플래그십 스마트폰 출시에 따른 고용량 낸드, D램 메모리 수요와 서버 업체들이 HDD(Hard Disk Drive)를 SSD(Solid State Drive)로 전환하는 낸드 메모리 수요는 견조했다"고 평가했다. 이어 "128GB 이상 고용량 모바일 메모리와 고용량 SSD 공급을 확대했다"면서 "시스템 반도체 분야에서는 프리미엄 스마트폰 AP와 모뎀 공급을 확대하고, 5G 칩셋 솔루션의 세계 최초 상용화를 통해 차기 모뎀 기술 리더십을 확보했다. 또, 핀펫(FinFet) 기반 8나노 공정으로 주요 고객사 제품 파운드리를 신규 수주하는 등 사업 경쟁력을 강화했다"고 말했다.

2분기 메모리에서 전반적인 계절적 수요 약세가 지속되는 가운데 일부 수요는 점차 회복세를 보일 것으로 기대된다고 밝혔다. 삼성전자는 D램 1Y 나노 공정 전환에 주력하며 8GB이상 고용량 모바일 D램 시장에 적극 대응하고, 낸드는 대용량 '올 플래시 어레이(All-Flash Array)' 등 서버용 시장과 고용량 모바일 스토리지 비중을 확대해 나갈 계획이다. 시스템에서는 5G 모뎀과 프로세서를 통합한 차세대 원칩 5G SoC(System on Chip)개발에 주력하며 신규 거래선을 확보할 계획이다. 여기에 EUV를 중심으로 하는 다양한 전략도 추진할 계획이다.

삼성전자의 플랜B와 정부의 지원

메모리 반도체 중심의 삼성전자 포트폴리오가 업황 악화의 직격탄을 맞은 가운데, 삼성전자는 시스템 반도체 역량을 키워 새로운 가능성을 타진하고 나섰다. 그 중심에 파운드리가 있다.

삼성전자는 2005년 파운드리 사업을 처음 시작해 2009년 로직 공정 연구소를 신설하고 2012년 미국 오스틴 S2 라인 가동으로 파운드리 생산을 크게 확대했다. 2015년에는 처음으로 14나노 핀펫, 2016년에는 10나노 핀펫으로 진격했고 2017년 10나노를 거쳐 지난해 2월 7나노 공정시대를 선언했다. 파운드리에서 충분한 강점이 있고, 압도적 1위를 차지하고 있는 메모리 반도체에 비해 성장의 여백도 크다. 삼성전자 반도체 전략에서 충분히 플랜B가 될 수 있다는 뜻이다.

성과도 나오고 있다. 삼성전자가 글로벌 파운드리 시장에서 50%에 가까운 점유율을 가진 대만 TSMC를 맹추격하고 있기 때문이다. 삼성전자는 지난해 상반기 글로벌 파운드리 시장에서 약 8%의 점유율을 유지했으나 최근 이를 20%까지 끌어올렸다. 매물로 나온 글로벌파운드리가 7나노 공정을 포기한 상태에서 공급선 관리에 충실히 나설 경우 TSMC에 도전할 수 있다는 자신감도 감지된다.

초기술 격차도 차근차근 진행되고 있다. 삼성전자는 이달 7나노 제품을 출하하고 올해 내에 양산을 목표로 6나노 제품 설계를 완료했다. 초미세 공정 포트폴리오 확대를 통해 파운드리 기술 리더십를 주도한다는 계획이다.

5나노 로드맵도 빠르게 나왔다. 삼성전자는 5나노를 두고 설계 최적화를 통해 기존 7나노 공정 대비 로직 면적을 25% 줄일 수 있으며, 20% 향상된 전력 효율 또는 10% 향상된 성능을 제공한다고 설명했다. 7나노 공정에 적용된 설계 자산(IP)을 활용할 수 있어 5나노와의 호환성도 높은 편이다. 삼성전자의 7나노를 활용했다면, 자연스럽게 5나노를 선택할 수 있다는 뜻이다.

삼성전자는 최신 파운드리 생산시설인 화성캠퍼스 S3 라인에서 EUV 기반 최첨단 공정 제품을 생산하고 있으며, 현재 건설 중인 화성캠퍼스 EUV 전용 라인을 2020년부터 본격 가동해 고객과 시장의 요구에 대응해 나갈 계획이다.

여기에 삼성 반도체 2030이 주력 엔진으로 가동될 전망이다. 시스템 반도체 영역에는 2030년까지 총 133조원을 투자하며 연구개발에 73조원, 생산 인프라에 60조원을 투입한다. 규모적 측면으로는 ‘역대급’이다. 2030년까지 연평균 11조원의 연구개발 및 시설투자가 집행되고, 생산량이 증가함에 따라 42만명의 간접 고용유발 효과가 발생할 것으로 예상된다.

삼성전자는 향후 화성캠퍼스 신규 EUV라인을 활용해 생산량을 증대하고, 국내 신규 라인 투자도 지속 추진할 계획이다.

산업 생태계를 키우는 전략도 단행된다. 국내 중소 팹리스 고객들이 제품 경쟁력을 강화하고 개발기간도 단축할 수 있도록 인터페이스IP, 아날로그 IP, 시큐리티(Security) IP 등 삼성전자가 개발한 IP를 지원한다는 방침이다. 효과적으로 제품을 개발할 수 있도록 삼성전자가 개발한 설계 및 불량 분석 툴(Tool) 및 소프트웨어 등도 지원할 계획이다.

삼성전자가 삼성 반도체 비전 2030을 통해 막대한 자금을 투자하는 한편, 국내 팹리스 업계와 공동전선을 형성한 후 정부의 강력한 지원을 중심으로 글로벌 무대에 나설 경우 시스템 반도체 전반의 경쟁은 더욱 치열해질 전망이다. 미국의 글로벌 파운드리가 7나노 공정을 포기한 상태에서 삼성전자가 추후 강력한 인수합병 전략까지 마련한다면, 새로운 전기가 펼쳐질 수 있다는 평가도 조심스럽게 나오고 있다.

삼성전자는 최근 캐나다 몬트리올에 위치한 몬트리올 인공지능(AI)랩을 확장 이전하며 시스템 반도체와 인공지능의 시너지도 추구하고 있다. 황성우 삼성전자 종합기술원 부원장은 "종합기술원은 시스템 반도체에 적용되는 인공지능 연구에 집중할 계획“이라면서 “몬트리올 AI랩을 통해 인공지능 이론, 차세대 딥러닝 알고리즘 등 향후 10년을 책임질 근원적 혁신 연구를 강화할 것"이라고 말했다.

정부도 나섰다. 2030년까지 종합반도체 강국으로 도약하기 위한 5대 중점대책을 통해 새로운 가능성을 타진한다는 각오다. 5대 중점대책은 팹리스, 파운드리, 생태계, 인력, 기술 분야다. 정부는 5대 중점 대책을 통해 2030년까지 파운드리 세계 1위, 팹리스시장 점유율 10%달성, 2만 7000명의 신규일자리를 만들 계획이다.

정부는 우선 팹리스 업계의 글로벌 경쟁력 확보를 위해 핵심 분야에 선택과 집중 전략을 펼치기로 했다. 또 수요발굴, 기술기획, 연구개발까지 공동 추진을 팹리스와 수요기업간 협력 플랫폼(얼라이언스 2.0)을 통해 실현키로 했다. 얼라이언스 2.0은 정부, 반도체 수요·공급기업, 연구기관 등 25개 기관간 MOU체결로 발족됐다. 얼라이언스에서 발굴된 유망기술은 정부 연구개발에 우선 반영된다. 2030년까지 2400억원 이상의 시장을 창출하는 것이 목표다.

파운드리 전략으로는 대표기업은 하이테크 첨단분야에서, 중견기업은 중급 미들테크 틈새시장을 동시 공략하고, 정부는 기업의 투자를 효과적으로 뒷받침하기로 했다. 전력반도체, 아날로그반도체 등 틈새시장 진출을 지원하고, 5G·인공지능·바이오와 같은 첨단분야에서도 시스템반도체 기술을 신성장동력·원천기술에 반영해 기업의 대규모 투자와 신기술 개발에 대한 세액 공제를 실시키로 했다.

팹리스와 파운드리 상생협력 생태계 조성을 위해 생태계 조성에도 신경쓴다. 업계는 MPW(Multi Project Wafer)이용시 물량제한, 셔틀운영 등을 개선해 공정별 적용 횟수를 확대한다. 정부는 팹리스와 파운드리간 가교역할을 하는 디자인하우스에 설계 최적화 서비스인프라(소프트웨어 등)를 지원한다.

고급 전문인력도 2030년까지 1만 7000명을 양성한다. 2021년부터 연세대학교와 고려대학교에 반도체 계약학과를 신설하고, 시스템반도체 전공트랙도 신설키로 했다. 학사 학생 수는 3400명을 목표로 하고 있다. 석박사급 인력은 4700명 양성을 목표로 기업수요기반 연구개발(R&D)을 통해 석박사 인력 공급, 융합형 고급전문인력 및 산학연계형 석박사 양성프로그램을 추진한다.

실무교을 통해서 8700명의 인력도 양성한다. 안성에 위치한 폴리텍대학을 반도체 특화형으로 전환해 반도체 설계교육센터(IDBC·IC Design Education Center)지원 확대, 대학의 노후화된 장비 업그레이드로 실습교육의 질을 개선키로 했다.