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서근 오
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1 차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 < 목차 > Ⅰ. 신개념메모리반도체의부각배경 Ⅱ. 차세대메모리반도체의개발동향 Ⅲ. 시장환경변화전망과차세대메모리의역할 Ⅳ. 대응과제 Ⅰ 신개념메모리반도체의부각배경 국내경제전반에대한메모리반도체의역할지속필요성강조메모리반도체시장의경쟁구도변화방향은국내경제에중요한영향을미치는관심사 - 14년, 15년현재단일수출품목중가장높은수출액을달성 - 다른주력수출품목들의수출부진에도불구하고수출의안정적증가세를유지함으로써최근경기부진을완화 * 본고는김광섭연구원, 가경한연구원이집필하였으며, 본고의내용은집필자의견해로당행의공식입장이아님 16

2 차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 수출액상위 5 개품목의수출동향 14 년 15 년 (1~9 월 ) ( 단위 : 억달러, %) 금액 증감률 ( 전년대비 ) 금액 증감률 ( 전년동기대비 ) 메모리반도체 CC 초과자동차 자동차부품 액정디바이스 화물선 자료 : 한국무역협회, MTI코드기준 차세대기술선도를통한국내메모리반도체업계의세계시장내독보적위상유지가필요한상황 - 현재까지는기존제품의미세화공정, 3D 적층기술우위등을통한원가절감및경쟁력확보로지배적점유율확보 국내업계 DRAM 점유율 (%) : ( 13. 2Q) 63 ( 15. 2Q) 73 국내업계 NAND 점유율 (%) : ( 13. 2Q) 42 ( 15. 2Q) 46 - 향후차세대제품에의한새로운경쟁력결정요소의출현가능성및경쟁구도에미치는영향에주목할필요 국가별메모리반도체시장점유율 업체별메모리기술수준비교 (%) DRAM 회로미세화기준 삼성전자 <30nm <20nm SK하이닉스 <30nm <20nm 마이크론 <30nm <20nm NAND 3D 적층기준 삼성전자 24단 32단 48단 SK하이닉스 24단 48단 도시바 24단 자료 : Gartner(2015.9) 자료 : 언론보도, IC Insights 종합 17

국내반도체산업의비메모리경쟁력이취약하여시장규모가큰비메모리에의한대안적선택은제한 1) - 다양한설계를필요로하는 Specialty 제품 2) 의성격이강한비메모리분야에서국내업계점유율은여전히낮은수준 15 년세계반도체시장구성세계비메모리시장점유율 ( 단위 : 십억달러, %) 금액 비중 메모리 80.6 24 비메모리 257.1 76 합계 337.

3 국내반도체산업의비메모리경쟁력이취약하여시장규모가큰비메모리에의한대안적선택은제한 1) - 다양한설계를필요로하는 Specialty 제품 2) 의성격이강한비메모리분야에서국내업계점유율은여전히낮은수준 15 년세계반도체시장구성세계비메모리시장점유율 ( 단위 : 십억달러, %) 금액 비중 메모리 비메모리 합계 자료 : Gartner( ) 자료 : Gartner(2015.9) 시장환경변화에적응하기위한신경쟁력확보수단으로서차세대메모리개발관심증대기존의 DRAM 업계경쟁력우위결정요소인공정미세화경쟁으로는향후제품차별화가한계에봉착할가능성거론 - 회로가미세화될수록회로간간섭현상등으로일정수준이상의미세화공정의진척한계예상 3) - 미세화가진행될수록공정미세화를통한원가개선속도는둔화전망 1) 14 년기준국내업계의메모리반도체 : 비메모리반도체의비중은 ( 생산액 ) 7:3, ( 수출액 ) 6:4 수준 2) 동일품목의대량생산특성에따라같은사양일경우제조사별차별성이낮은 Commodity 제품의특징을가진메모리반도체와는달리, 비메모리반도체는제품별수행기능이다양하며규격, 설계능력등이제품별로상이하여제조사별차별성이강한 Specialty 제품의특징을보유 3) 기존에는 10nm 대에서한계치에도달할것이란견해가지배적이었으나, 국내업계는 7~5nm 까지미세화공정을진행할계획 18

4 차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 메모리미세화기술의공정전환속도둔화추이 (nm) 주 : 15년이후는업계인터뷰등을참고하여추정자료 : Intel Research, ITRS, 관련업계, 산업은행 메모리주력제품의공급초과우려, 가격하락, 경쟁자등장의위협등에의한환경변화에따라새로운방향의경쟁력확보필요성증대 - 특히 DRAM의 16년공급량이수요량을초과할것으로예상 4) 되면서추가적인가격하락에의한수익성악화우려 메모리제품의수급율전망 메모리제품의가격변동추이 (%) ($) 주 : 수급률 = 공급량 / 수요량자료 : Gartner(2015.9) 주 : DRAM은 DDR3 4Gb 512Mx8 기준 NAND는 32Gb 4Gbx8 MLC 기준자료 : Dramexchange(2015.9) 4) 14, 15 년연속 100 억달러이상의 DRAM 관련설비투자, 15 년 3 분기 SK 하이닉스이천공장가동등에기인 19

5 IT 기기의소형화와고성능제품의수요증가추세도기존반도체의틀을벗어난제품차별화를요구 - DDR4 5) 의시장내비중확대가 16년부터는가속화될전망 - 반도체의수요처가 PC에서모바일기기로전환됨에따라제품의소형화, 저전력사용, 빠른처리속도등의특성을더욱강하게요구 고성능 DRAM 제품증가추이 메모리용도별 16 년수요변화 (%) (%) 자료 : Gartner(2015.9) 자료 : Gartner( ) 신개념에의한메모리반도체세대교체의요구현실화 15. 7월신개념메모리반도체등장의가시화를예고하는 Intel-Micron 합작의 3D X-Point 양산계획발표 - 기존메모리반도체제품인 DRAM, NAND의장점을동시에보유하여시장에패러다임변화를일으킬것이라고주장 - 미세공정개발이한계점에접근함에따라새로운방식으로제품성능을높이려는노력의일환으로평가 5) DDR(Double Data Rate) : 동작속도및기타특징으로규정한 DRAM 의규격으로, 로세대가바뀔때마다동작속도가기존세대대비 2 배증가 20

6 차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 메모리반도체시장의참가자확대에따른경쟁심화는신개념제품에의한차별성확보필요성을요구 - 비메모리에주력하고있는세계최대의반도체업체인 Intel이약 30년만에메모리시장에진출할계획 인텔은향후 35~55억달러를투입하여중국다롄에메모리생산시설을구축할계획을발표 6) - 세계최대반도체소비국으로부상한중국의자급도향상을위한노력도가속화 7) 중국정부는 1,200억달러규모반도체산업육성지원펀드조성등거대규모투자계획수립 칭화유니그룹의마이크론인수제안 ( 15.6), 샌디스크의지분을보유한웨스턴디지털의지분취득 ( 15.10) 등활발한해외기업 M&A 추진 6) 65nm 수준의기술이적용된기존공장의설비를교체하여비휘발성메모리생산기지로구축예정임을발표 (Wallstreet Journal, 15.10) 7) 현재중국의반도체산업자급률은 10% 수준에불과, 14 년수출액기준국내업계의메모리반도체수출액중중국의존도는 82.8% 21

7 Ⅱ 차세대메모리반도체의개발동향 신개념차세대메모리제품개발과 20nm 수준이하로의미세공정기술등의기존제품기술고도화동시진행중메모리반도체는생산성향상을위해미세공정기술이개발되고있으며, 미세화수준의한계는 7~5nm로예상 - 미세공정기술의한계가임박했다는판단하에새로운구조, 소재등에대한연구도진행중 - 추가적인미세화공정기술을개발하는데과다비용이투입될것으로보임에따라새로운방식의메모리반도체에대한관심이증대기존메모리반도체기술고도화에는 Multi e-beam기술등을이용한공정미세화, 3D IC(TSV, 수직형반도체등 ), 450mm 웨이퍼제작기술등이있음 - 공정미세화는배선의크기를줄여 Chip을소형화하고웨이퍼당 Chip의개수를늘려생산성을높일수있음 Photo Lithography 8) 없이 (Litholess) 짧은파장의빛을투사하여배선패터닝을할수있는공정미세화를위한기반기술인 Multi e-beam 기술적용추세 - 3D IC(TSV, 수직형반도체등 ) 는기존수평반도체를수직으로증착하여기존대비용량을확대 - 450mm 웨이퍼제작기술은기존 300mm 웨이퍼의구경을늘려서 Chip을생산할수있게하는기술이며, 생산성은 2배이상이되나모든장비를바꾸어야하는단점이있음 8) Photo Lithography : 사진을현상하는것과같이투명전극위에감광성필름및감광액등을도포한후노광 (Exposure), 현상 (Develop) 하여원하는배선패턴을구현하는방식 (Photo mask 를통한회로미세화 ) 22

8 차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 기존의 SRAM 9), DRAM 10), NAND-Flash 11) 를대체하기위한 STT-MRAM, PRAM 등차세대메모리반도체개발중 주요차세대메모리개발동향요약 정보저장원리특성개발동향 STT-MRAM - 자화층방향 ( 전자의스핀방향 ) 일치여부에따른전류흐름유무 (1,0) - 셀간간섭축소 - 대용량화가능 - DRAM 과동일장비활용가능 - 가격경쟁력, 속도, 내구성개선과제 - 국내업계 : 제품장착을위한시제품개발중 - 해외업계 : 양산용제품개발성공발표 PRAM - 결정과비결정의상변화 (1,0) - 미세선폭구현가능 - DRAM 보다는느리나 NAND 보다는빠른속도 - 느린상변화속도, 전력소모극복과제 - 국내업계 : 시제품제작완료, 원가문제로양산유보 - 해외업계 : PRAM 특성을지닌 3D X-Point 발표 ReRAM - 부도체의저항변화에의한전류흐름유무 (1,0) - 저항변화물질최적화미흡해결 - 국내업체와해외업체공동개발중 - 최근관련특허출원수증가 주 : 예시된차세대메모리는모두비휘발성의특성보유자료 : 산업은행 9) 전원이공급되지않으면데이터가지워지는휘발성메모리로서속도가빨라 Cache 메모리등으로쓰임 10) 휘발성메모리로서 SRAM 보다느리고 Flash Memory 보다빠른성질을가지며 Main 메모리등으로쓰임 11) 전원이공급되지않아도데이터가지워지지않는비휘발성메모리로서 SSD 등데이터저장용으로쓰임 23

1. STT-MRAM (Spin Transfer Torque - Magnetic Random Access Memory) 초기에는 MRAM의형식으로개발이진행되었으나, 셀간간섭문제등의해결을위해셀의구조를단순화한 STT-MRAM 으로진화 - 차세대반도체제품으로는 STT-MRAM

-또한, 각각의 Cell을줄임으로써생기는 Cell간의간섭문제, 절연막균일성유지의어려움등의문제존재 초기 MRAM 과 STT-MRAM 의구조 MRAM Cell STT-MRAM Cell 주 ) 주 : MRAM에서 STT-MRAM 으로셀구조를단순화 (Bypass line 생략등 )

9 1. STT-MRAM (Spin Transfer Torque - Magnetic Random Access Memory) 초기에는 MRAM의형식으로개발이진행되었으나, 셀간간섭문제등의해결을위해셀의구조를단순화한 STT-MRAM 으로진화 - 차세대반도체제품으로는 STT-MRAM 이적용될전망 MRAM은전자의스핀 ( 회전 12) ) 성질을바탕으로자기접합터널 (MTJ : Magnetic Tunnel Junction) 을생성하여전류의흐름과차단을구현 - MRAM은데이터를저장하기위한별도의라인 (Bypass line) 13) 을구성하여집적도구현이어려워지는문제발생 -또한, 각각의 Cell을줄임으로써생기는 Cell간의간섭문제, 절연막균일성유지의어려움등의문제존재 초기 MRAM 과 STT-MRAM 의구조 MRAM Cell STT-MRAM Cell 주 ) 주 : MRAM에서 STT-MRAM 으로셀구조를단순화 (Bypass line 생략등 ) 하여개선자료 : AZoM( 13.9), Grandis 社 ( 미국 ) 12) 전자도자전한다는모델을기반으로만든것임 13) MRAM 은 Bypass line 등을활용하여전자석을인위적으로만들어서 MTJ 를구현하였으나, STT-MRAM 은소재자체에전압을인가하는것만으로도 MTJ 를구현가능 24

차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 STT-MRAM 은전자의스핀 ( 회전 ) 방향에따라전자가통과할수있는자화층을이용하여데이터를저장 - 자화방향이같을경우 ( 전자의스핀방향이같게되면 ) 전자가통과할수있는상태가되어전류가흐름 - 자화방향이다를경우 ( 전자의스핀방향이다르게되면 )

로구성 STT-MRAM 의구조 데이터저장상태 STT-MRAM 의구조 주 : STT-MRAM 은 MTJ의미세화등을통해경쟁력개선중자료 : SK Hynix, EE Times( 14.

10 차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 STT-MRAM 은전자의스핀 ( 회전 ) 방향에따라전자가통과할수있는자화층을이용하여데이터를저장 - 자화방향이같을경우 ( 전자의스핀방향이같게되면 ) 전자가통과할수있는상태가되어전류가흐름 - 자화방향이다를경우 ( 전자의스핀방향이다르게되면 ) 전자가통과할수없는상태가되어전류가흐르지않음 - STT-MRAM 은 Fixed Layer( 고정층 : 자화방향이고정 ) 와 Barrier Layer ( 절연층 ), Free Layer( 자유층 : 자화방향이바뀌는층 ) 의자기접합터널 (MTJ : Magnetic Tunnel Junction) 로구성 STT-MRAM 의구조 데이터저장상태 STT-MRAM 의구조 주 : STT-MRAM 은 MTJ의미세화등을통해경쟁력개선중자료 : SK Hynix, EE Times( 14.9) - STT-MRAM 은자기접합터널을이용하여데이터를저장함으로서셀간간섭을줄일수있고대용량화구현가능 - DRAM 과동일한공정 14) 을사용하여 DRAM의대체용메모리가될것으로예상 -다만, 현재가격경쟁력이없으며속도와내구성문제등이보완되어야할과제 14) DRAM 제조에서사용되는장비의약 90% 는 STT-MRAM 공정에서도활용이가능하여제조공정이유사하나, 정보저장시커패시터 (Capacitor) 가필요없어회로구성은시스템반도체와유사 25

11 2. PRAM (Phase-change Random Access Memory) PRAM은결정 (Polycrystalline) 과비결정 (Amorphous) 사이의상 (Phase) 변화를이용하여데이터를저장하는방식 - 비결정에서결정으로변할때데이터가저장 - PRAM은 DRAM보다속도가느리고 Nand Flash보다빨라속도면에서 DRAM과 Nand Flash사이의영역에위치 PRAM 의성능별경쟁력 자료 : Micron 社 ( 미국 ), 산업은행 - PRAM 은미세선폭을구현할수있을것으로보이나, 상변화속도가느리고, 전력소모가커서이에대한보완이이루어지고있음 26

차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 PRAM 의셀구조 주 : Word Line으로전압이가해질때 GND위의소재가결정질상태이면전류가통하여 Bit Line을통하여 Data 1이저장, GND위의소재가비결정질상태이면반대현상으로 Data 0이저장됨자료 : 국가나노기술정책센터 ( 11.9), 산업은행 3.

12 차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 PRAM 의셀구조 주 : Word Line으로전압이가해질때 GND위의소재가결정질상태이면전류가통하여 Bit Line을통하여 Data 1이저장, GND위의소재가비결정질상태이면반대현상으로 Data 0이저장됨자료 : 국가나노기술정책센터 ( 11.9), 산업은행 3. ReRAM (Resistive Random Access Memory) ReRAM은저항이큰부도체에높은전압을가하면전류가흐르는통로 (Filament) 가형성되고저항이작은도체상태로바뀌는특성을이용하여데이터를저장 -통로(Filament) 가생성되면전압을통해생성된통로를제어가능하고통로제거및재생성가능 - 저항변화물질이현재최적화되지않은상태 27

전압을가할때전류가흐르는통로가우측그림에서처럼 V-I자형태로형성자료 : SK Hynix( 13.

13 ReRAM 의셀구조 자료 : Julich Aachen Research Aliance(JARA)( 13.4) - ReRAM 은전압을가하게되면아래와같은 V-I 곡선을그리면서전류가 흐를수있는통로가형성 ReRAM 의통로형성과정 주 : 전압을가할때전류가흐르는통로가우측그림에서처럼 V-I자형태로형성자료 : SK Hynix( ) - ReRAM 은전압을가하여통로를생성한후역방향 15) 전압을가하여 Reset (High Resistance) 상태, 정방향 16) 전압을가하여 Set(Low Resistance) 상태로 변경할수있음 15) 역방향전압은전류의방향과반대로전압을가할때의전압을말함 16) 정방향전압은전류의방향과같은전압을가할때의전압을말함 28

14 차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 일부시제품제작완료되었으나, 높은생산원가등으로실제적용을위한양산성확보미흡삼성전자에서는 PRAM, STT-MRAM, MRAM 등을개발중 - PRAM 시제품을제작완료하였으나, 원가문제등여러가지이유로현재양산하고있지않음 - 11년에 STT-MRAM 의원천기술보유사인 Grandis 社 ( 미국 ) 를인수후국내 외대학및연구기관과공동개발중 - MRAM은현재제품에적용 17) 하기위한시제품제작중인것으로알려짐 SK Hynix는 Toshiba 社 ( 일본 ) 와공동으로 MRAM을개발중이며, IBM 社 ( 미국 ) 및 Hewlett-Packard 社 ( 미국 ) 와공동으로 ReRAM을개발중 Intel 社 ( 미국 ) 가발표한 3D X-Point 메모리는구체적인동작원리와핵심소재를명확하게발표하지않은가운데전문가들은 PRAM 의특성을가지는것으로추정 - 3D X-Point 메모리는처리속도측면에서 Nand Flash보다빠르나 DRAM 보다느리고비휘발성 18) 의특징을가짐 - 3D X-Point 메모리는 15년시제품제작 16년양산할예정으로전문가들의성공가능성에대한의견이일치하지않음 - 전문가들은 3D X-Point 메모리의포지션에대해서 DRAM 시장잠식가능성, 기존메모리반도체와병존가능성등여러의견을가지고있는것으로보임 -다만, 비메모리반도체강자인 Intel 社 ( 미국 ) 가향후 CPU 등의인터페이스를 3D X-Point 메모리에적합하게변경하면현재메모리반도체시장에영향을미칠가능성존재 Everspin 社 ( 미국 ) 19), Avalanche Technology 社 ( 미국 ) 20) 는양산용 STT-MRAM 개발을성공하였다고발표한상황 17) MRAM Chip 을실장하여제품에적용한다는의미 18) 전원이꺼져도데이터가지워지지않는특성 19) 에버스핀社 ( 미국 ) 는프리스케일社 ( 미국 ) 의 MRAM 사업부가분사해설립된회사로서 40nm, 300mm 공정기반의 16, 64Mb STT-MRAM 을개발을완료하였다고발표함 20) 현재업체최초로 STT-MRAM 의양산전샘플링작업에들어가는업체라고알려져있는상황으로양산용제품을개발하여상업화할때까지는일정시일이소요될것으로보임 29

15 출원된특허수는 MRAM, PRAM, ReRAM 등의순서로알려져있으며, 최근에 ReRAM의특허출원이크게증가 - PRAM 등은시제품도개발이된것으로알려져있으나, 원가문제, 생산성문제등여러가지문제로양산이되지않는점을감안한다면생산성을확보한양산기술이필요미세화공정은 10nm 초반에진입 21) 예정으로한계치에근접했다는의견이있으나, 현재주요메모리반도체제조업체에서는미세화공정을계속개발중인상태 - 미세화공정은차세대메모리반도체개발과병행중인상황으로미세화한계전까지는계속진행할것으로보임 STT-MRAM 은 DRAM을대체하기에적합하며, PRAM 및 ReRAM은 DRAM과 Nand Flash의사이에위치할것으로보임 - 기존시장의대체및새로운시장의형성가능성이공존 차세대메모리반도체포지션예상 주 : 1) 제품별속도는빠를수록, 원가는낮을수록경쟁력이있음 2) 메모리반도체제품은특성 ( 속도등 ) 과가격에따라용도가다르며, 차세대제품또한특성및가격에따라포지셔닝예상자료 : 산업은행 21) 현재미세공정의수준은메모리반도체는 20nm 수준이며, 비메모리반도체는 14nm 수준으로메모리반도체도 10 nm 초반 (1znm) 에진입예정임 30

적층기술등을지속적으로개선할전망 DRAM 시장전망 NAND 시장전망 자료 : Gartner( 15.10) 자료 : Gartner( 15.

16 차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 Ⅲ 시장환경변화전망과차세대메모리의역할 중장기적관점에서차세대메모리의시장내역할본격화예상 ( 단기적 ) 차세대반도체는추가개발이필요한상황으로향후 4~5년내기존제품전면대체가능성은희박 - 가장먼저양산계획이발표된인텔-마이크론의 3D X-Point 의경우, 생산단가문제및불명확한시장내포지션등감안시기존 DRAM 및 NAND의시장을즉시대체하는데어려움예상 - 국내업계는기존제품군에서경쟁력을유지하기위하여미세화개발, 3D NAND 적층기술등을지속적으로개선할전망 DRAM 시장전망 NAND 시장전망 자료 : Gartner( 15.10) 자료 : Gartner( 15.10) ( 중장기적 ) 기존 DRAM 제품의미세공정화가한계에봉착한후부터경쟁력평준화를극복할대안으로서차세대메모리가시장에본격영향을미칠전망 - 7~5nm에서평준화되는 2020년전후부터 DRAM 대비대용량구현이가능한 STT-MRAM, NAND대비연산속도가빠르고고집적화가가능한 PRAM에대한시장의개발압력증대예상 - 미세공정평준화시기까지는대안적신제품의보편화및가격인하가이루어지지않아기존제품중심경쟁예상 31

DRAM 미세화공정기술진행추세 ( 단위 : nm) 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 주 : 1) 각수치는정확한 nm 공정이아닌 10단위의수준적용 2) 점선은업계예상자료, 과거공정전환사이클주기감안하여추정 3) 10nm 미만 (7~5nm) 에서미세공정의한계예상자료 : Intel Research, ITRS, 관련업계참조, 산업은행

17 DRAM 미세화공정기술진행추세 ( 단위 : nm) 주 : 1) 각수치는정확한 nm 공정이아닌 10단위의수준적용 2) 점선은업계예상자료, 과거공정전환사이클주기감안하여추정 3) 10nm 미만 (7~5nm) 에서미세공정의한계예상자료 : Intel Research, ITRS, 관련업계참조, 산업은행 차세대메모리시대에는새로운경쟁자의진입증가예상차세대메모리는다양한기업들의메모리시장진입을촉발할수있는요인으로작용 - DRAM 영역에서차세대주력기술인 STT-MRAM 의회로구성이시스템반도체와유사하여 Intel, TSMC 등의메모리시장진입시도예상 - 차세대메모리기술은기존메모리전문기업과비메모리전문기업간의차별성을희석국내업계등기존메모리업계의우위가예상되나, 점유율하락과경쟁심화예상 - 메모리사업과정에서축적된 Know-How는기존업계가우위를점할수있는요소 - DRAM 제작에사용되는장비의 90% 정도는 STT-MRAM 공정에중첩 32

18 차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 사용이가능하여추가설비투자요구액이낮음 - 그러나시장참여자증가로제품성능향상및가격경쟁력추가확보를위한경쟁은심화될전망현재 NAND가주도하는저장장치시장에서 DRAM 반도체의영역보다차세대반도체의틈새시장등장이좀더빨라질가능성존재 - PRAM 계열의시장접근이진척되는가운데 NAND보다연산속도가빠르지만가격이비싼 3D X-Point의시장등장예상 NAND와 DRAM 영역사이의서버용메모리등고급형저장장치시장에등장할소지 - PRAM의시장등장은차세대메모리반도체기술개발경쟁을촉발할것으로예상 - 틈새영역의신시장규모가크지는않아시장의대세는상당기간기존의제품이주도할전망 구분 STT-MRAM PRAM 시제품완성시기 15 년경 08 년경 주요차세대반도체의시장접근상황 상용화시기주 2) ( 목표시장 ) 17 년경 ( 연산 저장겸용제품 ) 16 년경주 3) ( 서버용메모리등고급형제품 ) ReRAM 개발중미정 - 시제품개발중 기술개발수준주 1) - 현재시제품기준기술적측면에서 DRAM 역할수행가능 ( 가격은다소비싼편 ) - 고용량화가미흡하여 NAND 역할대체는곤란 - 연산속도가미흡하여 DRAM 역할수행은어려움 - 고용량화가가능하여 NAND 역할수행가능 ( 가격은다소비싼편 ) 주 : 1) 제품별연산속도, 비휘발성보유여부, 고집적화가능여부등고려 ( 15 년현재 ) 2) 틈새시장진입이가능한정도로서 DRAM 및 NAND 에대응할수있는가격경쟁력을확보한다는의미는아님 3) Intel 의 3D X-Point 상용화전제자료 : 업계인터뷰등참조, 산업은행 33

19 다변화된시장의수요에대응하는수단으로서차세대메모리의역할증대기대반도체산업의수요처는소형화, 개인화되는추세 - 네트워크및서버용기기 PC 스마트폰, 태블릿PC 등개인소장기기위주로최대수요처가변화 IoT 시대의반도체수요는특정주력제품에집중되기보다모든전자기기에반도체칩을적용하는개념으로서기기별요구특성이다변화 - 자동차, 스마트 TV, LED 조명등 IoT 반도체수요는 14년 91억달러에서 20년까지 435억달러로연평균 33.3% 증가할전망 22) 자동차용반도체시장전망 ( 백만달러 ) : ( 15) 1,621 ( 16) 2,450 웨어러블반도체시장전망 ( 백만달러 ) : ( 15) 474 ( 16) 720 IoT 반도체시장전망 ( 십억달러 ) (%) IoT 반도체시장규모 ( 좌축 ) 전년대비성장률 ( 우축 ) 유망 IoT 반도체수요처 ( 단위 : 백만달러, %) 분야 14년 20년 CAGR 자동차 , 스마트 TV 1,266 2, LED 조명 26 2, 셋텁박스 941 2, 헬스케어 기타 6,014 25, 합계 9,089 43, 자료 : Gartner( ) 자료 : Gartner( ) 22) Gartner ( ) 34

20 차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 다양한수요시장에서다양한특성을구현하는데적합한신소재와새로운방식의반도체를요구할가능성 - 반도체가투입되는제품별교체주기 23), 요구사양, 내구성등종합적인특성이고려된수요처별맞춤형생산이필요 - 자동차용반도체의경우고속, 충격, 고온에대한내구성, 수명장기화요구 - 착용형헬스케어기기용은자유로운형상가공, 인체에대한무해성요구 24) 차세대반도체는고성능제품에대한다양한수요를충족함으로서시장의다양성을뒷받침하는수단으로활용가능 - 수요의다양성은신개념반도체의실용화를자극하는동시에, 신개념반도체의성능은새로운수요를창출 - 수요처별요구사항에맞는독창적특성을지닌신개념반도체의조기확보는수요형태가다변화되는시장에대한대응에유리한여건이될전망 Ⅳ 대응과제 중장기적시장환경변화에대비한차세대기반기술축적연구개발생태계조성중장기적미래를대비하는관점에서획기적인성능향상이가능한차세대메모리용기반연구가필수적 - 대체가능한반도체소재, 정보저장알고리즘의지속적개발을위한기초연구추진 - 생산성과가격보다창의적특성으로시장을주도하는산업체질형성 23) 가전기기별제품교체주기 : TV 7.4 년, 데스크탑 PC 5.9 년, 노트북 PC 5.5 년, 스마트폰 4.6 년 (CEA, 14) 24) 장기적으로인체에삽입되는반도체, 소형기기등이등장가능 35

21 - 고집적, 신소재응용, 신기술의구현을가능하게하는생산장비확보에도기초과학및알고리즘연구를연계 * 기반연구분야에대한미국 일본등의투자지속은국내업계가장기적시장우위를유지하는데위협요소 인텔은미국 SRC(Semiconductor Research Corporation) 에매년천억원이상을투자하며학계연구개발비를지원, 우수인력확보에노력집중 20~ 21년경기존메모리반도체의미세화공정한계임박이전에선제적차세대기술역량확보추진 - 당면과제는현재부각중인주요차세대메모리의가격경쟁력및양산성확보, 장기과제는대안적신메모리소재와저장방법의지속적발굴반도체의수요처가다변화되면서여러가지규격및요구사항이수반되는다품종소량생산수요에대비하는데는소수의과점기업보다다수의참여자가협력하는생태계가효율적 - 인텔의 3D X-Point의경우, 실리콘밸리의스타트업기업인 Intermolecular Inc 社와연구협업의성과 - 우수기술개발인력양성 25), 연구성과거양등을위하여정부 산업계 학계가협력하는체계적생태계를요구 반도체산업의다양성확대로대안적사업분야개척기존제품의장기적경쟁위험분산및완화를위한대안으로서메모리반도체의존도완화필요 - 비메모리반도체비중증대를위해시장수요변화에대응한맞춤형설계를제공할수있는 Fabless 등을창조경제관점에서육성 - 국내반도체업계는 Fabless와 Foundry 등저변분야에서세계시장내입지가취약 Fabless, Foundry 분야의세계 10위권내국내기업위상미약 25) 현재국내반도체학계의전문인력배출실적은연구비지원감소등으로부진서울대반도체공동연구소의석 박사배출실적변화 ( 명 ) : ( 08) 103 ( 14) 40 ( 서울대반도체공동연구소 ) 36

22 차세대메모리반도체의개발동향과시장환경변화전망 14 년세계 Fabless 업체순위 14 년세계 Foundry 업체순위 순위업체명국가 1 Qualcomm 미국 2 Broadcom 미국 3 MediaTek 대만 4 AMD 미국 5 Marvell Tech 미국 6 Nvidia 미국 7 Xilinx 미국 8 Altera 미국 9 Novatek 대만 10 Shenzhen Hi Tech 중국 자료 : Gartner(2015.3) 순위업체명국가 1 TSMC 대만 2 UMC 대만 3 Globalfoundries 미국 4 Samsung 한국 5 SMIC 중국 6 Powerchip 대만 7 TowerJazz 이스라엘 8 Vanguard Int. 대만 9 Shanghai Huadong Grace Semiconductor 중국 Manufacturing 10 Fujitsu Semiconductor 일본 자료 : Gartner(2015.3) IoT 시대에는주요수요처가자동차, 웨어러블등으로다변화되면서분야별이해도증진및노하우공유가필수 - IoT의국제표준인 onem2m 26) 포함, 각종규격및기준의내용에대한 up-to-date follow-up 필요해외업계의활발한 M&A를통한각분야별협력관계형성과이해도향상노력을참고할필요 인수회사 피인수회사 M&A 를통한반도체분야별사업교류동향 인수금액 발표일자 주요시사점 ( 단위 : 억달러 ) Avago Tech Broadcom Corp 유 무선통신반도체강점통합 Intel Altera FPGA 기술력확보로데이터센터경쟁력향상 NXP Freescale 폭넓은자동차용반도체제품군확보 Avago Tech LSI 네트워크, 메모리기술확보로저장장치개선 자료 : 언론보도, 각사홈페이지종합 26) 12 년에설립된협의체로각국의표준화기관들이모여 IoT 의글로벌표준을수립, 네트워크기술및인터페이스를정의한공통플랫폼을구축 (ETRI, 15.3) 37

23 반도체시장환경변화에대한국내업계의대응체계 자료 : 산업은행 38

목 차 < 요약 > Ⅰ. 검토배경 1 Ⅱ. 반도체산업이경기지역경제에서차지하는위상 2 Ⅲ. 반도체산업이경기지역경제에미치는영향 7 Ⅳ. 최근반도체산업의여건변화 15 Ⅴ. 정책적시사점 26 < 참고 1> 반도체산업개관 30 < 참고 2> 반도체산업현황 31

반도체산업이경기지역경제에 미치는영향및정책적시사점 한국은행경기본부 목 차 < 요약 > Ⅰ. 검토배경 1 Ⅱ. 반도체산업이경기지역경제에서차지하는위상 2 Ⅲ. 반도체산업이경기지역경제에미치는영향 7 Ⅳ. 최근반도체산업의여건변화 15 Ⅴ. 정책적시사점 26 < 참고 1> 반도체산업개관 30 < 참고 2> 반도체산업현황 31 i / ⅶ ii / ⅶ iii / ⅶ iv