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태조 호
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1 메모리반도체산업의기술변화와시장상황연구 목차 I. 연구의배경 4 II. IT 산업의변화와시장추이 5 III. 메모리반도체산업분석 8 IV. 결론 22 / 1

2 [Executive Summary] 물리적세상의디지털화가속화에따라디지털정보의생성증가추세 반도체시장환경메모리반도체산업특징 년에는 1인당연결기기수가 6.58개에달하며글로벌모바일데이터가약 30엑사바이트 (Exa-byte, 1Exa ) 에달할전망 IT산업환경변화에따라빠른연산및대량의데이터처리, 저장을위한반도체플랫폼변화진행중 - 고용량및저전력화, 컴퓨팅계층 (hierarchy) 변화에따른 SSD 확산및메모리반도체진화등플랫폼변화 공정기술및소자 (Device) 제작기술이중심인메모리반도체산업특징 - 반도체제작단위공정변화에따른관련전후방산업파급효과증가 기술및원가경쟁력, 시장대응능력, 공정및설비투자능력이메모리반도체사업의핵심경쟁력 DRAM의미세화, 저전력화확대및 NAND Flash 의 3D( 수직 ) 구조화경쟁증가 - 새로운공정기술및신소재적용에따른공정스텝수증가, 새로운공정장비도입확산 모바일기기의 DRAM 탑재량지속증가및 Bit-growth 20% 대로감소 DRAM 부문 - 평균탑재량 3GB( 기가바이트 ) 로증가추세및미세화어려움에따른생산량감소 주요 3개업체의과점체제로전환된 DRAM 산업 - 수급조절을통한과점체제지속중이지만, 외부요인에의한변동가능성상존 IT환경변화및미세화공정기술어려움에따른관련산업기회와위협존재 - 새로운수요창출가능성및한국기업의공정기술우위의긍정적인면과불확실한시장요인, 기술적난점으로인한부정적측면공존 / 2

3 NAND Flash 부문 모바일데이터증가, SSD등의다양한 IT기기확산으로 NAND Flash 수요증가추세 년에약 9.3% 의시장규모성장률전망및 500GB이상의 NAND Flash 탑재용량을갖는 SSD 확산증가 2D( 평면 ) 구조의기술적약점으로 3D( 수직 ) 구조전환을위한기업들의 Fab. 증설및설비투자경쟁확산 - 관련기술변화에따른단위공정스텝수증가및관련장비및소재수요증가영향 다양한내 외부환경변화에따른 NAND Flash 산업의기회와위협 - 삼성전자의 3D 공정기술의우위및 NAND Flash 수요확산에따른기회가존재하지만, 경쟁업체들간의기술제휴및 M&A, 중국및정치적요인에의한위협요소존재 / 3

4 I. 연구의배경 정보통신및전자산업의근간이되는전자부품인반도체산업 반도체는각종전자및통신기기의핵심전자부품으로, 정보통신및전자산업분야와상호작용이큰반도체산업의특징 - 특히, 우리나라수출비중의 16.1%(2016 년 ) 를차지하는중요한산업분야이며, 종합반도체회사및전 후방공정관련기업에영향이큰산업 정보통신산업발전에따라반도체수요확장및반도체업체간경쟁치열 - 창출되는디지털데이터량증가와차세대전자기기등장에따른글로벌반도체소비량증가로관련업체간투자및기술경쟁심화 IT산업구조변화에따른반도체산업의패러다임변화 신성장 IT 산업의환경변화로반도체산업패러다임의변화동인 - 반도체수요및플랫폼, 기술형태등의반도체산업과관련전후방산업에새로운구조변화유도 따라서, 반도체산업의특징과조망, 시장및기술추이의연구필요성 - DRAM과 NAND Flash로나뉘어진메모리반도체의현황과관련기술이슈분석 [ 그림 1] 글로벌메모리반도체시장젂망 [ 그림 2] 창출디지턳데이터량젂망 자료 : WSTS 자료 : IDC / 4

5 II. IT 산업의변화와시장추이 1. 모바일환경강화및초연결망시대 오프라인플랫폼강화및기기들간의연결성강화 [ 데이터트래픽증가 ] 다양한 ICT 기기에서생산되는데이터증가로 2020년에는글로벌데이터가약 30엑사바이트 (Exa-Byte) 에달할전망 (1Exa ) [ 오프라인플랫폼강화 ] 모든기기간의연결망확대로주요업체의오프라인플랫폼강화 - 연결기기수는 2020년 500억대에달하며전세계 1인당연결기기수가 6.58대에달할것으로예측 [ 그림 3] 글로벌모바읷데이터트래픽증가 [ 그림 4] 글로벌 ICT 연결기기수 자료 : CISCO 자료 : CISCO IT산업환경변화에따른반도체산업구도변화 디지털경험기회확산구도로빠른연산및제어, 대량데이터처리및저장을위한반도체플랫폼변화요구 - 1 모바일기기반도체채용량증가 DRAM 및 Flash 메모리용량증가, 동작속도증가및저전력기술탑재, 2 데이터트래픽증가로 Server/PC 아키텍처변화 메모리수요증가및 SSD 보급확산, 3 새로운 IT산업환경조성 디지털데이터의양적팽창으로메모리반도체수요확산 / 5

폰노이만 (von Neumann) 아키텍처 1 의컴퓨팅시스템을사용하는모든전자기기에는메모리반도체의탑재가필요 - 최종제품용도에따라다양한 Spec.

6 [ 그림 5] IT 산업홖경의변화 반도체산업에미치는영향 자료 : 삼성젂자, KB 경영연구소 2. 메모리반도체산업특징 모든컴퓨팅기기에필수적인메모리반도체 메모리반도체중 1DRAM은 CPU( 중앙처리장치 ) 와보조기억장치간의병목현상을줄여주는임시주기억장치역할, 2NAND Flash는전원이없어도정보를저장하는보조기억장치역할 - 폰노이만 (von Neumann) 아키텍처 1 의컴퓨팅시스템을사용하는모든전자기기에는메모리반도체의탑재가필요 - 최종제품용도에따라다양한 Spec. 및아키텍처의개발이요구되는산업 메모리반도체는공정개발및소자 (Device) 제작기술이중심인산업 공정개발및소자기술변화에따라관련전후방산업파급효과증가 - 반도체제작단위공정변화에따른연관된소재및설비 value-chain 의변화발생 - 반도체사업의핵심경쟁력 1 기술및원가경쟁력, 2시장대응능력 ( 제품포트폴리오및고객확보 ), 3 공정및설비투자능력 1 2 진법을사용하고프로그램을내장하였으며, CPU 와메모리를나눠데이터의처리와저장을분리한구조 / 6

7 [ 그림 6] 컴퓨팅아키텍처계층도 [ 그림 7] 메모리반도체제품및용도 자료 : KB 경영연구소 자료 : KB 경영연구소 [ 그림 8] 2015 년메모리반도체시장규모 [ 그림 9] 메모리반도체종류별시장규모 자료 : Gartner 자료 : Gartner [ 그림 10] 반도체가격변동사이클에따른제조원가상 하위업체갂수익구조차이 자료 : SK 하이닉스, KB 경영연구소 / 7

Server용이 13년이후 PC용보다더큰점유율을가질것으로파악 모바일기기에탑재되는 DRAM 용량의지속적증가 - 스마트폰탑재 DRAM 용량이 14년평균 1.

8 III. 메모리반도체산업분석 1. DRAM 부문 1) DRAM 시장환경 모바일기기의 DRAM 탑재용량증가 DRAM 시장은 PC 수요의감소로성장성이둔화되고있으나, DRAM의수요처가 PC에서모바일, Server 중심으로변화 ( 17년모바일과 Server 수요점유율합계 72% 전망 ) - 모바일과 Server용이 13년이후 PC용보다더큰점유율을가질것으로파악 모바일기기에탑재되는 DRAM 용량의지속적증가 - 스마트폰탑재 DRAM 용량이 14년평균 1.12GB( 기가바이트 ) 에서 19년 3GB를넘을것으로전망 - 하지만, 전반적으로 Set 산업수요의정체에따라 DRAM 수요의불확실성존재 DRAM 비트그로스 (Bit Growth) 가 05년 ~ 09년연평균 55% 에서 10년 ~ 15년연평균 33% 로감소 - DRAM 미세화공정의어려움으로웨이퍼 (Wafer) 당칩 (Chip) 생산증가율감소및소수의 DRAM 기업과점화진행으로생산량조절 [ 그림 11] 글로벌 DRAM 시장규모 [ 그림 12] DRAM 용도별비중젂망 자료 : 시장자료종합주 : 2016 년은젂망치,ASP( 평균판매가격 ) 은 1G Equiv. 자료 :DRAMeXchange / 8

9 [ 그림 13] 모바읷 DRAM 시장규모젂망 [ 그림 14] DRAM bit 성장률추이 자료 : IHS 자료 : 상위 3개사과점체제로전환된 DRAM 산업 과거 DRAM시장에다수업체가난립하면서 치킨게임 이불가피하였으나, 현재상위 3 개업체의과점화로각업체들은경쟁적공급능력확장보다는수익성향상에역량집중 - 각기업들은생산능력확장을위한설비및시설에투자하기보다는미세공정능력향상에집중 [ 그림 15] DRAM 산업의특징및과점화된현재상황 자료 : 한국반도체산업협회, KB 경영연구소 / 9

3개업체의독점적과점화인 게임의법칙 유지추세이나, 중국업체의우회 M&A 및기술이전등을통한난립위험성주시필요 [ 그림 16] 업체별 DRAM 점유율추이 [ 그림 17] 업체별 DRAM CAPA 예측

10 미세공정기술에서앞서있는국내업체들의점유율이상승추세며, 공정기술이상대적으로열세인마이크론은점유율하락추세 - 수요 IT제품별대응능력, 저전력화및미세공정기술확보로경쟁사와기술적차별화된메모리제품의공급능력확보가중요관건 상위 3개업체의 DRAM 시장과점으로수급조절을위한 DRAM CAPA의급격한증가없이미세공정전환에치중할것으로전망 - 현재 3개업체의독점적과점화인 게임의법칙 유지추세이나, 중국업체의우회 M&A 및기술이전등을통한난립위험성주시필요 [ 그림 16] 업체별 DRAM 점유율추이 [ 그림 17] 업체별 DRAM CAPA 예측 자료 : DRAMeXchange 자료 : DRAMeXchange, NH 투자증권 [ 그림 18] DRAM Bit Growth 젂망 [ 그림 19] DRAM 가격추이 자료 : IHS 자료 : DRAMeXchange 주 : DDR4 4Gb 2133MHz 기준 / 10

공정기술이슈 : 공정스텝수증가, 커패시터크기축소어려움 DRAM 회로선폭미세화과정에서공정스텝및난이도증가 - DRAM 미세화및저전력소비소자개발을위한신공정기술적용및공정스텝수증가, 신공정장비도입, 신소재적용 - 회로선폭미세화에따라

11 미세공정전환어려움으로공급량확대의기회감소 - 비트그로스가향후 20% 대로유지될것으로전망되며, 이에따라 DRAM 가격도점진적안정및상승추세 2) DRAM 기술환경 회로선폭미세화에따른원가경쟁력확보가중요한 DRAM 산업 DRAM은미세화공정과원가경쟁력및 Time-to-Market 경쟁이핵심 - 90% 이상수율달성을위한공정비용급격상승 미세화를통해공정비용상승폭작은상대적낮은수율에서동등한숫자의 Chip 생산가능으로원가경쟁력상승 [ 그림 20] 소자미세화에따른원가경쟁력확보 자료 : KB 경영연구소 DRAM 공정기술이슈 : 공정스텝수증가, 커패시터크기축소어려움 DRAM 회로선폭미세화과정에서공정스텝및난이도증가 - DRAM 미세화및저전력소비소자개발을위한신공정기술적용및공정스텝수증가, 신공정장비도입, 신소재적용 - 회로선폭미세화에따라 MPT(Multiple-patterning Technology) 2 공정적용 - 회로선폭 10nm( 나노미터 ) 를전후로부분적 EUV 3 공정적용 고가장비도입에따른공정비용상승요소 2 N 개의 Photo Mask 를사용하여노광과 Etch 공정을 N 번반복하여설계상의소자사이즈를축소시키는공정기술 / 11

EUV(Extreme Ultra Violet) : 극미세회로선폭노광공정을위해초단파장 (13.5nm) 를사용하는극자외선노광장비 4 바닥면적대비높이의비율.

12 [ 그림 21] 회로선폭미세화를위한 MPT 공정개략도 공정스텝수증가특징 자료 : INTECH [ 그림 22] 미세공정을위한노광 (Lithography) 장비투자비용비교 자료 : 한국반도체산업협회, KB 경영연구소 미세화로인해 DRAM의정보저장장소인커패시터 (Capacitor) 의 A/R(Aspect Ratio) 4 의증가문제발생 - A/R 비율을유지하면서정전용량확보를위해 ALD 5 방법을도입한고유전율 (Highk) 물질적용 3 EUV(Extreme Ultra Violet) : 극미세회로선폭노광공정을위해초단파장 (13.5nm) 를사용하는극자외선노광장비 4 바닥면적대비높이의비율. DRAM 에서는정전용량확보를위해미세화에따른커패시티의바닥면적이줄어든만큼높이가높아지면커패시터가휘거나 (Bending) 쓰러지는불량발생확률이높아짐 5 ALD(Atomic-layer Deposition) : 박막형성에필요한원자단위크기의물질을기판위에 Layer by Layer 로적층하는증착기술 / 12

13 [ 그림 23] 커패시터 A/R 의증가 기술적난점 [ 그림 24] 미세화에따른 A/R 변화추이 자료 : 한국반도체산업협회 자료 : IEDM [ 표 1] DRAM 공정주요이슈및관렦산업영향 공정이슈주요사항관렦산업영향성 셀 (cell) 부위회로선폭미세화커패시터의정젂용량확보 3D 집적기술을이용한 High Bandwidth 확보 - 회로선폭 20nm 초반대이후미세화노광공정이슈 - MPT(Multi-Patterning Tech.) 공정스텝증가 - 고가의 EUV 공정부분적사용가능성 - 고유젂율 (High-k) 물질적용 - ALD 방법을이용한 Layer-by-Layer 증착 - TSV(Through Silicon Via) 6 Contact 을이용한 3D Layer 형태로반도체 Chip 집적 - 저항감소, Low Latency 등을통해 High Bandwidth 구현 - 노광및 Etch 공정증가로공정관렦소재 (Hard-mask, PR) 및세정 (Cleaning) 공정소재수요증가 - EUV 장비관렦업체수요발생 - 고유젂율소재수요증가 - ALD 공정을위한소재 (Precursor, chemical) 및공정장비수요증가 - 기판두께조젃연마 (Polishing) 를위한 CMP slurry 소재수요증가 - Etch 공정및배선용 Cu( 구리 ) 소재수요증가 자료 : 관렦업계정보, KB 경영연구소 한국반도체기업의 16년 DRAM 부문독주체제구축 - 미세화공정기술우위및양산 Ramp-up 확대로한국반도체기업들의글로벌 DRAM 시장점유율확대추세 [ 표 2] 주요메모리업체별 2016년실적및 Status 업체명 삼성젂자 - 글로벌 DRAM 점유율 50.2% 주요내용 년상반기에 1x(10 나노후반 ) 급 DDR4 DRAM Ramp-up 및 1y(10 나노 6 실리콘칩을수직으로쌓아올리고텅스텐기둥을통해칩간전기적으로연결시키는적층공정기술 / 13

5% - 16 년영업이익률 10% 안팎예측 - 중국기업과생산및기술제휴모색 자료 : 언롞자료, DRAMeXchange, 정보통싞산업짂흥원 주 : 점유율은 2016 년 3 분기매출액기준 [ 그림 25] 미세공정난이도상승에따른공정비용및 Fab.

14 SK 하이닉스 마이크롞 중반 ) 급연내양산계획 - 16 년영업이익률 40% 후반대예측 - 글로벌 DRAM 점유율 24.8% - 2z(20 나노초반 ) 급제품비중확대및 1x 급 17 년하반기양산계획 - 16 년영업이익률 30% 중반대예측 - 글로벌 DRAM 점유율 18.5% - 16 년영업이익률 10% 안팎예측 - 중국기업과생산및기술제휴모색 자료 : 언롞자료, DRAMeXchange, 정보통싞산업짂흥원 주 : 점유율은 2016 년 3 분기매출액기준 [ 그림 25] 미세공정난이도상승에따른공정비용및 Fab. 구축비용상승 자료 : 관렦정보종합, KB 경영연구소 3) 국내산업의기회와위기 [ 표 3] DRAM 부문의강점과약점 구분 강점 약점 주요내용 - 앞선공정기술을바탕으로시장점유율및영업이익률우위, 표준화경쟁력강화 - 공정노하우및관렦지적재산권의우위 - 미세화에따른 Fab. 투자비용증가로후발업체에높은문턱 - 소자사이즈축소의기술적한계로공정단가상승가능 - Si( 실리콘 ) 소재기반기술개발의한계 - 커패시터로읶한단위셀 (Unit Cell) 의구조적미세화어려움 / 14

기회 위협 - 공정난이도상승에따른기술개발정체 - 반도체장비산업 ( 특히, 노광부분 ) 의상대적약점 - 반도체젂공연구개발고급읶력배출감소 - IT 산업패러다임변화에따른 DRAM 수요확대추세 - 주요 3개업체로재편된 DRAM 반도체상황으로생산량조젃가능및공급자협상력강화 - Set 산업포화에따른반도체수요부짂 -

증설및생산량증가경쟁가능성 - 중국업체의난입으로향후공급과잉우려 - 보호무역주의확산으로 Set 산업공급제한에따른반도체수요축소 - 대기업오너리스크에따른적시투자타이밍상실위험 - 정치적목적에편승한영업비밀경쟁사 경쟁국유출우려 자료 : 한국반도체산업협회, 관렦업체자료, 언롞정보, KB 경영연구소 2.

15 기회 위협 - 공정난이도상승에따른기술개발정체 - 반도체장비산업 ( 특히, 노광부분 ) 의상대적약점 - 반도체젂공연구개발고급읶력배출감소 - IT 산업패러다임변화에따른 DRAM 수요확대추세 - 주요 3개업체로재편된 DRAM 반도체상황으로생산량조젃가능및공급자협상력강화 - Set 산업포화에따른반도체수요부짂 - 반도체고급읶력해외유출 - Micron 발포트폴리오다양화로 Fab. 증설및생산량증가경쟁가능성 - 중국업체의난입으로향후공급과잉우려 - 보호무역주의확산으로 Set 산업공급제한에따른반도체수요축소 - 대기업오너리스크에따른적시투자타이밍상실위험 - 정치적목적에편승한영업비밀경쟁사 경쟁국유출우려 자료 : 한국반도체산업협회, 관렦업체자료, 언롞정보, KB 경영연구소 2. NAND Flash 부문 1) NAND Flash 시장환경 디지털데이터확대로 18년 9.3% 의증가가전망되는 NAND Flash 시장 저장디지털정보확대로 SSD(Solid-State Drive) 와 Mobile 탑재수요증가에따라 DRAM보다성장추세가빠른 NAND Flash 메모리시장 - NAND Flash 수요견인은모바일분야뿐만아니라최근에는기업용, Server/PC 용 SSD의비중증가 ( 17년 41%) [ 그림 26] NAND Flash 시장규모젂망 [ 그림 27] NAND Flash 응용별비중젂망 자료 : WSTS 자료 : DRAMeXchange / 15

[ 그림 28] Mobile 탑재용량추이젂망 [ 그림 29] SSD 시장규모및용량젂망 자료 : WSTS

삼성전자의우세속에기업간 Fab 증설및 M&A, 기술제휴를통한시장점유율경쟁치열 [ 그림 30] Byte

점유율은매출액기준 NAND Flash 시장호황으로관련기업들의 Fab 증설및투자경쟁 주요관련업체들의 NAND

16 [ 그림 28] Mobile 탑재용량추이젂망 [ 그림 29] SSD 시장규모및용량젂망 자료 : WSTS 자료 : IHS, IDC 3개업체로재편된 DRAM 과는다르게다양한업체들의경쟁이치열 - 삼성전자의우세속에기업간 Fab 증설및 M&A, 기술제휴를통한시장점유율경쟁치열 [ 그림 30] Byte 홖산수요젂망 [ 그림 31] 업체별시장점유율추이 자료 : IHS 자료 : DRAMeXchange 주 : 점유율은매출액기준 NAND Flash 시장호황으로관련기업들의 Fab 증설및투자경쟁 주요관련업체들의 NAND Flash Fab 증설, 설비및공정기술개발투자진행 - 특히, 2D 에서 3D NAND Flash 로전환경쟁및단 (Stack) 집적경쟁 / 16

업체간투자경쟁으로인한과잉공급으로 NAND Flash 발치킨게임발발가능성존재 - 하지만, 공정기술개발의어려움으로과거대비투자에따른생산량증가로직결되 지않음 과거대비비트그로스감소로공급량증가폭크지않을가능성 [ 그림 32] 시기별 Bit Growth 추이비교 [ 그림 33] NAND Flash 기반기술 주요기반조건 막대한초기투자비용 패키징솔루션증대 관련사항 3D

17 업체간투자경쟁으로인한과잉공급으로 NAND Flash 발치킨게임발발가능성존재 - 하지만, 공정기술개발의어려움으로과거대비투자에따른생산량증가로직결되 지않음 과거대비비트그로스감소로공급량증가폭크지않을가능성 [ 그림 32] 시기별 Bit Growth 추이비교 [ 그림 33] NAND Flash 기반기술 주요기반조건 막대한초기투자비용 패키징솔루션증대 관련사항 3D NAND 공정젂홖시새로운 Etch, 증착장비투자필요 Test 및패키징시장증가 중요솔루션기술 펌웨어 (Firm ware) 기술확 보필요 자료 : WSTS 자료 : 업계정보, KB 경영연구소 [ 표 4] 주요업체별 NAND Flash Fab 증설관렦이슈 업체명삼성젂자 SK 하이닉스도시바마이크롞 Intel 주요내용 - 화성 16 라읶 3D NAND 젂홖, 17 라읶 3D(10 맊장 / 월 ) 생산가동계획 - 평택 18 라읶 3D(10 맊장 / 월 ) 설비투자짂행, 하반기가동계획 - 중국시안공장 (4 맊장 / 월 ) 25 조원투자계획 - 청주Fab. 에 3D 라읶젂홖시설구축예정 - 이천 M14 라읶 2층에 NAND Flash 양산라읶구축짂행중 - Yokaichi Fab2 에서 3D NAND 젂홖투자짂행 - 3D NAND 젂용싞규 Fab 2018 년양산계획 - 싱가폴 Fab 10X 에서 3D NAND 생산및 2D 라읶을 3D 라읶젂홖짂행 - 중국대렦 Fab 을 NAND Flash 젂용라읶으로개조 자료 : 언롞자료종합, 젂자기술, 관렦업체정보 [ 표 5] 주요업체별 NAND Flash 비교 업체명 16 NAND CAPA 16 년젂체주요 NAND 제조 3D NAND 개발 Table NAND 생산중회로선폭 3D 비중 삼성젂자 4,845K 16nm 4Q15 48 단 (MLC/TLC) 40.8% SK 하이닉스 2,490K 16nm 1Q16 3.3% / 17

18 도시바 /WD(SanDisk) 5,880K 15nm 마이크롞 /Intel 3,195K 16nm 자료 : DRAMeXchange, 젂자기술 36 단 (MLC)/48 단 (TLC) 1Q16 48 단 (MLC/TLC) 4Q15 32 단 (MLC/TLC) 5.4% 17.6% 도시바 NAND Flash 사업부의지분매각이슈 도시바그룹의미국원전사업대규모적자 ( 약 7조원 ) 로인해글로벌시장점유율 2위인 NAND Flash 사업부분사진행 - NAND Flash 사업부의지분 19.9% 를매각하여그룹자금확보계획이었으나, 50% 이상의지분매각도논의중 - 50% 이상의지분매각으로중화권업체를포함한입찰참여업체수증가 2) NAND Flash 기술환경 정보저장소인셀 (Cell) 을수직으로쌓는 3D NAND Flash 경쟁 소자집적화및셀 (Cell) 간간섭효과방지에유리한 3D NAND 기술개발경쟁치열 - 소자미세화로결국셀이작아지고셀과셀간의간격이좁아짐 - 2D( 평면 ) 구조에서의문제점으로는 1정보를쓰고읽을때셀간의간섭에의해저장된정보를잃는간섭현상발생, 2평면에서소자미세화를위해서는 MPT(Multi- Patterning Technology) 에의한공정비용상승, 3소자미세화에따라플로팅게이트에담겨지는정보저장매개체인전자 (electron) 의숫자가급격감소 - 따라서, 이와같은문제점을해결하기위한방법중하나로셀을수직으로쌓은 3D 방식을적용 커패시터와트랜지스터가단위셀인 DRAM과달리 NAND Flash는트랜지스터하나로구성되어구조가단순하기때문에수직으로쌓을수있음 / 18

[ 그림 34] 2D 평면구조의문제점을해결하기위한 3D 수직 NAND Flash 개념도 자료 : Applied Materials, KB 경영연구소 3D NAND Flash 공정기술이슈 : Etch 및증착공정스텝및난이도증가 수직방향의 Etch 기술중요성증가 - 3D 구조에서는 Etch 및증착공정스텝이 2D대비 50% 가량증가하며, 특히단 (Stack)

19 [ 그림 34] 2D 평면구조의문제점을해결하기위한 3D 수직 NAND Flash 개념도 자료 : Applied Materials, KB 경영연구소 3D NAND Flash 공정기술이슈 : Etch 및증착공정스텝및난이도증가 수직방향의 Etch 기술중요성증가 - 3D 구조에서는 Etch 및증착공정스텝이 2D대비 50% 가량증가하며, 특히단 (Stack) 수증가에따라높아지는소자높이 (Height) 로균일한 Etch 공정의어려움 Etch 공정기술의개발및투자높아질가능성 정보를저장하는막질의증착및 Etch 기술난이도상승으로관련연구개발투자증가수직구조에서막질의건식 (Dry) Etch 기술및셀의단 (Stack) 증가에따른얇고균일한막질의증착공정적용, 막질평탄화공정및관련투자증가 공정장비산업및소재산업, 종합반도체회사의투자증가 [ 표 6] 3D NAND Flash 공정주요이슈및관렦산업영향 공정이슈 주요사항 관렦산업영향성 Etch 공정증가 - Stack 수증가로균읷한 Etch 공정기술필요 - Etch 공정스텝수증가 - 건식 (Dry) Etch 기술도입필요 - Etch 관렦장비업체수요증가 - 세정 (Cleaning) 공정증가에따른관렦소재수요증가 증착공정난이도증가 - CTF 7 등의 Layer 증착공정난이도증가 - 셀의단 (Stack) 수가증가할수록더얇고균읷한 - CVD, ALD 등관렦증착공정장비수요증가 7 CTF(Charge Trap Flash) : NAND Flash 에서 Nitride 등의 Trap 이많은물질을사용하여전자 (electron) 을 Trap 에가두는방식으로정보를 저장하기위한막질층 / 19

Mechanical Stress 막질의증착공정증가 - Metal CVD 를이용한 Gate 증착공정 - 셀의단수증가에따른 Mechanical Stress 증가 - 평판화 CMP 공정증가 - ALD 공정관렦 Precursor 소재수요증가 - CMP 공정장비및 Slurry 수요영향 - 세정관렦소재수요영향 자료 : 관렦업계정보, KB 경영연구소

Flash 양산및 Stack수증가에따른수율확보경쟁가속 [ 표 7] 주요메모리업체별 2016년실적및 Status 업체명삼성젂자 SK 하이닉스도시바마이크롞 주요내용 - 3Q16 에 NAND Flash 점유율 36.6% - 17 년 1월 64 단 3D NAND Flash 양산및 96 단개발짂행 - 3Q16 시장점유율 10.

20 Mechanical Stress 막질의증착공정증가 - Metal CVD 를이용한 Gate 증착공정 - 셀의단수증가에따른 Mechanical Stress 증가 - 평판화 CMP 공정증가 - ALD 공정관렦 Precursor 소재수요증가 - CMP 공정장비및 Slurry 수요영향 - 세정관렦소재수요영향 자료 : 관렦업계정보, KB 경영연구소 [ 그림 35] 3D 구조의 Etch 및증착공정증가 [ 그림 36] 소자에따른공정별투자비중 자료 : Applied Materials 자료 : SEMICON 주요업체들의 3D NAND Flash 개발진행경쟁치열 - 3D NAND Flash는 48단이상부터 2D Planar( 평면 ) 구조대비원가경쟁력발생 - 삼성전자의 64단 NAND Flash 양산및 Stack수증가에따른수율확보경쟁가속 [ 표 7] 주요메모리업체별 2016년실적및 Status 업체명삼성젂자 SK 하이닉스도시바마이크롞 주요내용 - 3Q16 에 NAND Flash 점유율 36.6% - 17 년 1월 64 단 3D NAND Flash 양산및 96 단개발짂행 - 3Q16 시장점유율 10.3% - NAND Flash 부문작년까지소폭적자혹은소폭흑자 - 4Q16, 48 단 3D 양산하였으나낮은수율로난항 - 1Q17, 72 단목표로개발짂행중 - 3Q16 시장점유율 19.8% 기록 - 16 년상반기 48 단양산및 17 년 2 월 64 단초기양산 - 16 년상반기 32 단양상및 17 년상반기 48 단양산계획 자료 : 언롞자료, 관렦업계정보, KB 경영연구소 / 20

21 3) 국내산업의기회와위기 [ 표 8] NAND Flash 부문의강점과약점 구분강점약점기회위협 주요내용 - 앞선공정기술로우세한 3D 기술젂홖 - 3D NAND Flash 기술라이선스경쟁력보유 - 경쟁력있는 Set 산업과반도체, 디스플레이등의부품산업공유 - 빠른 Time to Market 대응능력보유 - 국내반도체기반산업 ( 장비및소재 ) 분야경쟁력취약 - 반도체관렦고급읶력배출감소 - SK 하이닉스의 NAND Flash 개발부짂 - IT 및읶접산업의홖경변화로꾸준한 NAND Flash 수요증가 - 비트당가격하락으로 HDD 를대체할 SSD 수요증가 - DRAM 을상회하는시장성장률 - 트럼프행정부의기조로중국의 M&A 및기술제휴부정적 - Set 산업포화에따른수요부짂 - 다수업체의짂입및시장경쟁 - 반도체고급읶력해외유출 - 대기업오너리스크에따른적시투자타이밍상실위험 - 정치적목적에편승한영업비밀경쟁사 경쟁국유출우려 - Intel + Micron 의차세대메모리 (3D X-point) 등장 - 중국의 NAND Flash 산업짂입및대규모투자경쟁으로향후공급과잉 - 보호무역주의확산으로 Set 산업공급제한에따른반도체수요축소 자료 : 한국반도체산업협회, 관렦업체자료, 언롞정보, KB 경영연구소 / 21

22 IV. 결론 IT산업구도의변화및디지털데이터발생량증가추세 모바일기기확대및기술의융합발전으로다양한디지털데이터생성확대추세 디지털데이터를처리하기위한필수전자부품인반도체의수요는꾸준한증가양상 메모리반도체의공정기술변화확대에따른관련전후방산업에미치는영향증가 DRAM은주요 3개사로재편되었으나, 기술의한계및시장변동성존재 DRAM 부문은주요 3개사로재편되는구도로진행 주요 3개사과점체제지속중이나, 외부적요인에따른시장급변가능성상존 미세화한계에따라 10nm( 나노미터 ) 이하공정에서는공정비용상승가능성및미세공정기술발전속도의감소 3D NAND Flash 개발및투자경쟁가속 디지털데이터의지속적증가에따른 Server 및 SSD 수요증가로 DRAM 보다높은시장증가율로기업들의개발참여확대 집적화한계및기술적난점을해결하기위해 2D( 평면 ) 구조에서 3D( 수직 ) 구조로 NAND Flash 기술개발경쟁확대 < 연구위원심경석 (kshim@kbfg.com) 02) > / 22

23 [ 별첨 ] 반도체주요공정장비및개요 공정 주요장비굮 장비개요 기능 노광 (Lithography) - Stepper/Scanner - Track - 빛을사용하여웨이퍼에회로를그리는장비 젂공정 Etch ( 식각 ) 증착 (Deposition) - Etcher - Asher - CMP - CVD - PVD - 노광에서그려짂패턲을 Etch 를통해필요부분맊남기고제거하는장비 - 웨이퍼위에특정용도의막을성장시키는장비 열처리 - Furnance - 고온의열을이용하여소자내부의물질을 - RTP 균질하게하거나증착하는장비 측정및분석 - Wafer Inspection - 웨이퍼내물질의특성 ( 성분, 두께등 ) 을분석하는 - Metrology 장비 조립 - Die Attacher - 소자가제작된웨이퍼를젃단하고배선을 후공정 패키지 - Wire Bonding - Molding M/C - Laser Marker 연결하는장비 - Chip 을패키징하는장비 검사 - Burn-in 시스템 - Memory Test - 칩의동작검증및불량여부판별하는장비 자료 : 특허청 / 23

24 [ 별첨 ] 일본및유럽메모리반도체기업의변천 자료 : 언롞정보, KB 경영연구소 / 24

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