* 본 글은 투자적 입장에서 반도체 산업에 대해 설명하고 있습니다.
[개요]
세계에는 다양한 반도체 상장기업이 있습니다. 이제는 뉴스에도 자주 나오는 TSMC, 대당 2000억에 달하는 장비를 제조하는 ASML, 그래픽카드로 유명한 엔비디아 등이 유명하죠. 특히나 한국 주식시장을 설명할 때 반도체를 빼놓을 수는 없습니다. 코스피 전체 시가총액의 약 20%를 차지하는 삼성전자, 메모리 반도체의 강자 SK하이닉스 등 굴지의 대기업부터 소재/부품/장비업체까지 그 수가 많을뿐더러 비중도 높기 때문이죠.
물론 반도체와 반도체 산업을 공부하기 위해서는 그만큼 방대한 양을 공부해야 합니다. 그러나 투자자의 입장에서 어떤 개념부터 알아야 할지 잘 나와있지 않기에 글을 써보고자 합니다.
[기업 분류]
우선, 반도체 기업들을 각 유형별로 묶어보겠습니다. 다음은 삼성반도체이야기에서 분류한 반도체 생태계입니다.
반도체 기업은 설계, 생산, 패키징, 테스트, 판매 등을 누가 담당하냐에 따라서 그 종류가 나뉩니다.
위 사진은 애플 맥북의 CPU인 M2 CPU의 실물 모습입니다. 이 CPU가 만들어지기까지의 과정을 통해 설계, 생산, 패키징, 테스트, 판매의 과정을 이해해 보겠습니다.
① 설계
애플은 맥북의 성능을 높이기 위해서 새로운 CPU를 만들기로 했습니다. 본인들의 입맛에 맞는 제품을 필요로 하기 때문에 직접 설계하기로 했습니다. 그러나 0에서부터 직접 설계하기에는 시간과 효율이 떨어졌습니다. 따라서 ARM이라는 회사에서 미리 제작해 놓은 설계도를 기반으로 본인들만의 CPU를 설계하기로 하였습니다.
② 생산
마침내 M2 CPU를 설계하였습니다. 그러나 애플은 CPU를 직접 생산할 시설이 없습니다. 따라서 대신 만들어줄 회사를 컨택하였습니다. 바로 TSMC입니다. 아쉽게도 애플은 생산에 최적화된 설계도를 만들지 못했습니다. 생산을 직접 하지 않으니 당연한 결과죠. 따라서 GUC라는 기업에 설계도를 주어 TSMC의 생산 공정에 최적화된 재설계를 의뢰했습니다. TSMC에서는 GUC에서 재설계된 설계도를 아래와 같은 제조시설(FAB)에서 생산하였습니다.
우측 사진은 반도체 생산 공정에서 나오는 제품이 가득 들어있는 웨이퍼의 모습입니다.
③ 패키징, 테스트
그러나 설계도대로 제대로 만들었는지, 불량은 없는지 확인해야 합니다. 또 웨이퍼를 잘라서 나오는 칩을 포장해야 하죠. TSMC는 ASE라는 기업과 협력하여 애플의 CPU가 제대로 동작하는지 테스트한 후 마무리 작업인 패키징을 진행합니다. 아래 사진처럼 웨이퍼를 자르고 붙이는 작업이죠.
④판매
최종 완성된 M2 CPU는 애플의 맥북에 탑재되었습니다. 이렇게 세상에 나오게 되죠.
정말 간략하게 설계, 생산, 패키징 및 테스트, 판매를 알아보았습니다. 다시 한번 반도체 생태계 사진을 보겠습니다.
IP기업(칩리스)
ARM처럼 설계 라이선스를 제작하는 기업을 IP기업(칩리스)이라고 합니다. 팹리스와 달리 제품생산을 목적으로 하는 설계가 아닌 설계를 위한 설계를 전문으로 합니다.
대표 기업 : ARM(영국), 시놉시스(미국)
팹리스
애플처럼 설계를 전문으로 하는 기업을 팹리스라고 합니다. 외주를 주어 생산한 제품을 판매까지 합니다. 생산을 직접 하지 않기에 대규모 투자가 덜 필요하다는 장점이 있습니다.
대표 기업 : 퀄컴(미국), 엔비디아(미국), 브로드컴(미국), AMD(미국), 하이실리콘(중국)
파운드리
TSMC처럼 생산과 패키징 및 테스트만 전문으로 하는 기업입니다. 반도체 생산에는 수 십, 수 백조 단위의 투자가 필요하기 때문에 진입장벽이 높으며 상위 5개 기업이 시장의 90%가량을 점유하고 있습니다.
대표 기업 : TSMC(대만), 삼성전자(한국), UMC(대만), 글로벌파운드리(미국), SMIC(중국)
OSAT
ASE처럼 패키징과 테스트를 전문으로 하는 기업입니다. 생산에서 할 수 있는 성능 향상이 다소 어려워지자 패키징 과정에서 성능을 향상하려는 움직임이 커지면서 OSAT 업체의 중요성이 대두되고 있습니다.
대표 기업 : ASE(대만), 엠코(미국), 스태츠칩팩(중국), 유니테스트(한국), 한미반도체(한국)
종합반도체기업(IDM)
예시로 설명하지는 못했지만, IDM은 앞서 말한 것을 모두 하는 기업입니다. 설계, 생산을 분업화하여 진행하는 것이 유리할 수도 있지만 반도체 종류에 따라서 모든 공정을 직접 수행하는 것이 유리하기도 합니다. D램과 NAND를 만드는 삼성전자가 대표적입니다.
대표 기업 : 삼성전자(한국), SK하이닉스(한국), 인텔(미국), 마이크론(미국), 텍사스인스트러먼트(미국)
디자인하우스
GUC처럼 팹리스와 파운드리 사이를 연결합니다. 팹리스는 생산을 직접 하지 않기 때문에 생산 공정에 100% 최적화되어 있는 설계도를 만들 수가 없습니다. 따라서 디자인하우스는 팹리스에서 제작한 설계도를 파운드리의 입맛에 맞게 재설계하는 역할을 합니다. 때문에 파운드리 업체와의 긴밀한 협력이 필수적입니다.
대표 기업 : GUC(대만), 에이디테크놀로지(한국)
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