내년 메모리 반도체 성장 ‘3D 낸드’가 답!

메모리 반도체 시장은 가격 하락의 침체기를 극복하고 내년 3D 낸드(NAND) 플래시의 성장이 전망되면서 큰 변화를 맞이하고 있다. 이를 위해 삼성전자, SK하이닉스, 도시바 등 메모리 반도체 기업들은 앞다투어 낸드 플래시 공장 증설에 적극 투자하며 수요 증가에 대비하고 있다.

낸드 플래시, 2020년까지 연평균 44% 성장 전망

시장조사기관 IC인사이트에 따르면 메모리 반도체 시장은 2013년과 2014년 모두 20% 증가한 후 2015년은 3% 감소하며 어려움을 겪었다. 그 이유는 공급업체의 통합, 용량 확장의 제한, 2015년 하반기에 신제품 응용프로그램이 늘어남에 따라 PC 시장의 시스템 요구가 느려졌고 재고가 과도하게 줄어들면서 메모리 반도체는 급격하게 가격이 하락했기 때문이다. 이러한 악한 시장 상황은 2016년 상반기까지 이어졌다.

그러나 2016년 하반기에는 메모리 가격이 강세를 보이기 시작했고, 2017년에는 D램과 낸드 플래시 평균 판매 가격이 상승과 낸드 플래시의 10% 성장의 주축으로 메모리 IC 시장은 전년 대비 10% 성장해 853억달러 사상 최고 기록을 달성할 것으로 IC인사이트는 전망했다.

메모리 반도체는 데이터센터의 실시간 처리 데이터 증가, 자율주행차, IT 기기 고성능화, 사물인터넷(IoT) 환경 고도화 등의 발달로 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 특히 낸드 플래시는 컴퓨터 저장장치인 HDD(하드디스크드라이브)를 대체하고 있는 SSD(솔리드 스테이트 드라이브)와 스마트폰·태블릿 등 모바일 기기에 사용되면서 빠르게 성장하고 있다.

시장조사기관 IHS에 따르면 낸드 플래시 메모리는 2015년 823억 기가바이트(GB)이던 시장이 2016년 1752억GB로 확대되고, 2020년에는 5084억 GB까지 확대되며 연평균 성장율이 44%에 달한 것으로 전망했다.

반도체 기업, 공장 증설로 수요 적극 대응

낸드 플래시 수요 증가에 대응하기 위해 반도체 기업들은 3D 제품 비중확대와 반도체 공장 증설에 나서고 있다.

현재 낸드 플래시 시장점유율 1위는 삼성전자로 2016년 2분기 기준으로 전체 시장의 34.9%를 차지하며 시장을 선두하고 있다. 2위는 도시바(20.4%), 3위는 샌디스크를 인수한 웨스턴디지털(15%), 4위 마이크로(11.4%), 5위 SK하이닉스(10.7%) 순으로 상위 5개 기업이 전체 시장을 이끌고 있다.

삼성전자는 2017년 초 역대 최대인 15조6000억원 규모의 평택 반도체 공장 가동을 시작한다. 이 곳에서는 현재 전세계에서 회로를 가장 많이 쌓아올린 삼성전자의 차세대 64단 V낸드를 생산할 예정이다.

SK하이닉스는 3D 36단(2세대) 제품을 올해 2분기부터 판매를 시작했고, 48단(3세대) 제품은 지난 11월 양산에 돌입했다. 내년 상반기에는 72단(4세대) 제품 개발을 완료해 하반기부터 본격적으로 양산을 시작 계획이다. 이를 위해 SK하이닉스는 46조원을 투입해 경기도 이천과 충북 청주에 M14를 포함한 총 3개의 반도체 공장을 구축한다. 따라서 2008년 준공한 기존의 청주 낸드플래시 공장에 추가로, 내년부터 이천 M14 위층에서 3D 낸드플래시 양산을 시작한다는 계획이다.

일본과 중국 기업도 낸드 플래시 시설 확대에 적극적이다. 도시바는 지난 7월 64단 낸드 플래시 샘플을 공개한 바 있다. 도시바는 낸드 플래시 양산 시점을 앞당기기 위해 3600억엔(3조6600억원)을 들여 일본 요카이치 소재의 3D 낸드플래시 공장을 증설하겠다는 계획을 지난 11월 발표했다. 참고로, 도시바 요카이치 공장은 2010년 강진으로 한때 메모리 제품 생산을 중단했던 곳이기도 하다.

웨스턴디지털은 64단 적층 3D 낸드플래시 기술인 BiCS3(Bit Cost Scalable 3)를 개발했으며 내년 상반기 본격 양산 체제를 갖출 예정이라고 지난 7월 공식 발표했다. 이 기술은 256기가비트(Gb)~512Gb 제품에 적용될 예정이다.

지난 6월 중국 반도체 회사 XMC는 미국의 스팬션과 손잡고 XMC는 오는 2017년과 2018년 사이 가동을 목표로 중국 현지에 3D 낸드 공장을 설립할 예정이다. XMC가 설립할 예정인 낸드 공장은 웨이퍼 기준으로 월 20만장 수준의 생산능력을 갖추는 것이 목표다. 다만 이는 XMC의 낸드 생산 공정이 일정 수준의 이상의 수율을 달성했을 경우의 예상치다.

반도체 업계에서는 내년 낸드 플래시 기술을 확보하기 위한 경쟁이 더욱 치열해질 것으로 전망했다. 현재 한국이 기술력에 있어 앞서나가고 있지만 중국이 인수합병과 자본력으로 앞세워 낸드 플래시 시장 경쟁에 가세함에 따라 제 2의 반도체 치킨게임이 예상된다는 의견이다.