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Nov 01. 2020
4차 산업혁명 속 반도체 모습은?
베르캄프의 간결하고 우아한 터치가 그립다. 아직도 어렸을 적 부모님이 사준 PC로 FIFA99을 밤새서 한 기억은 생생하다. 그 당시 보통의 PC 가격은 200만 원을 상회하는 수준이었다. 결코 쉽게 살 수 있는 가격이 아니었다.
비약적인 반도체 기술 발전을 바탕으로 요즘은 200만 원으로 꽤나 수준 높은 스펙의 PC를 살 수 있다. 20년 전 물가상승률을 고려하면 훨씬 저렴한 가격임에도 불구하고.
2000년 대비 2020년은 약 0.1~0.01% 수준으로 1GB 구매가 가능하다. (출처: semiengineering)1년에 수조가 넘는 천문학적인 비용을 투자하며 반도체 기술 난이도를 높이고 끊임없이 혁신 중인데 반해 '왜 반도체 가격은 bit growth 대비 말도 안 되는 가격(ASP)으로 떨어졌을까?'
반도체 제작 난이도 증가는 현재 진행형이다. (출처: Denali memory report)쉽게 풀어보면 반도체 생산성이 높아지면서 (미세화에 따른 Net die 향상) 300mm 웨이퍼 내 더 많은 반도체를 만들 수 있고 그에 따른 원가경쟁력 향상으로 낮은 가격에 더 많은 반도체를 팔 수 있기 때문이다.
또한 단순 capa. 증가뿐만 아니라 반도체 제품 다변화로 경쟁력을 키워 시장을 확대하며 전체 파이를 키워나가고 있다.
원래 DRAM의 main memory는 PC가 기본이었다. 하지만 몇 년 전부터 PC 시장점유율은 지속적으로 감소하고 있고 mobile, server, graphic 비중은 증가하며 중심축 자체가 이동하였다.
DRAM 포트폴리오 변화(출처: Forbes)여기에 4차 산업혁명과 맞물려 새로운 시장이 열렸고 폭발적으로 증가하고 있다.
그럼 4차 산업혁명 속 반도체는 어떻게 활용될까?
2010년 스마트폰 등장 후 4차 산업혁명에 맞물려 전 세계 반도체 시장의 규모는 지속 성장 중이다. (출처: Semiconductors.org)2010년도 중반부터 4차 산업혁명이라는 큰 틀 안에 다양하고 새로운 산업이 도래하였고 특히 모든 산업에서 AI를 논할 정도로 뜨거운 이슈가 진행 중이다.
그중 데이터 센터(클라우드)의 예를 들어보면,
SNS를 비롯한 클라우드 환경을 이용해 개인의 데이터를 자유롭게 저장하고 읽고, 쓰고 지우는 것은 이제 일상이 된 지 오래다.
개인의 데이터 저장량은 가파르게 증가하고 있으며 이에 따른 데이터센터 확장은 필수적이다. 코로나19로 인한 비대면 업무, 강의 등 Server DRAM 시장이 증가하는 특수도 누리고 있다.
데이터의 처리 속도 및 저장 용량, 데이터의 저장 신뢰성이 중요한 부분이므로 eSSD가 HDD를 대체하고 있는 추세다.
SSD, 즉 3D NAND Flash에서 HARC (High Aspect Ratio Contact)는 핵심 기술이며, 얇은 막을 균일하게 형성하고 이를 정확하게 뚫어 각각의 Bit line과 Word line을 간섭 없이 전극으로 연결시키는 것은 중요하다.
그중 Etch와 Thin film, Cleaning 기술이 중요하며 물질의 차이(선택비)에 따라 정확한 pitch로 etch 하고 원하는 크기로 막을 증착한다. 말끔하게 불필요한 막을 제거한 후 극도로 얇은 미세 막을 형성하기 위해 ALD (Atomic Layer Deposition) 공정이 사용되기도 한다.
최근 SK하이닉스의 Intel NAND 사업부 인수는 본격적인 치킨게임이 시작되지 않은 NAND에서 선제적 대응 및 경쟁력 강화, 특히 eSSD 및 Controller 강자인 Intel을 흡수함에 따른 기술력 증대 등 향 후 NAND 시장에서 강자로 발돋움하기 위한 포석이 깔려있다고 전망한다.
