반도체 산업의 발전에 대한 연대기적 조망

 

삼성전자 IR 자료

 
 
 한국 GDP의  20%를 차지하는 반도체 산업은 반도체 수출물량이 10%가 줄어들면 국내 총생산의 0.78% 감소할 만큼 영향력이 매우 높은 산업군입니다. '21년 겨울부터 시작된 반도체 시장의 침체는 올해까지 그 영향이 지속되고 있습니다. 반도체 산업이 침체될때마다 세간에서는 반도체는 이제 성숙된 시장으로 향후 성장성이 제한될 것이라는 부정적으로 보는 분들이 있었습니다. 이러한 분들을 위해 그동안 반도체 산업이 어떤 길을 걸어왔고 또한 앞으로는 어떻게 발전할지에 대해 간단히 분석해 보았습니다.
 
1990년대: 메모리의 황금 시대
1990년대 초반, 반도체 산업은 메모리 집적회로의 혁신으로 급격한 성장을 시작했습니다. 동시에 플래시 메모리와 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등의 기술이 발전하면서 컴퓨터 및 전자기기의 성능이 향상되었으며, 이로써 정보 저장 및 처리 능력이 획기적으로 향상되었고, 디지털 기술의 발전을 견인했습니다.
 
2000년대: 애플의 혁신과 스마트폰 부상
애플은 iPod를 통해 음악 산업을 한차레 성장시켰으며 이어 iPhone을 통해 스마트폰 시장을 선도하며 터치스크린 및 모바일 애플리케이션의 시대를 열었습니다. 애플은 App Store를 통해 앱 개발자들에게 새로운 비즈니스 생태계를 제공하면서, 모바일 앱 생태계를 조성하는 데 큰 역할을 했습니다. 이 시기에는 스마트폰과 디지털 카메라, MP3 등 휴대용 전자 제품을 위한 NAND 플래시 메모리의 수요가 급증했습니다.  
 
2010년대: 안드로이드의 대중화와 클라우드의 시대 확산
안드로이드 스마트폰이 확대되면서 스마트폰 시장이 본격적으로 성장하였는데 2010년 스마트폰 보급율은 16%정도였으나 '15년에는 34%, 20년에는 무려 70%가까이 확대되었습니다. '20년에 전세계에 출하된 스마트폰은 무려 14억대였습니다. 이러한 보급 확대를 견인한 것은 중국 시장이었습니다. 안드로이드 OS를 기반으로한 저가의 스마트폰이 전세계 보급율을 레벨업시켰습니다. 이시기에 반도체 시장은 스마트폰에 탑재되는 저전력기반 메모리인 LPDDR (Low Power DDR)이 급성장을 하였습니다. 14억대에 들어가는 메모리라니 그 수요는 과히 폭발적이었다고 할 수 있었습니다.
스마트폰의 보급확대로 OTT, 핀테크, 커머스, 게임 등 모바일 앱서비스가 확대되면서 클라우드 시대가 본격적으로 확대되었습니다. 빅테크업체들을 중심으로 몰려드는 트래픽을 처리하기 위한 Data 센터의 Capa 증설이 확대되었고 이는 서버용 CPU와 메모리 시장의 성장을 촉발시켰습니다. 
 

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2020년 이후 : AI와 자율 주행을 중심으로
2020년 이후 생성형 AI (인공지능) 확대 및 자율주행 기술의 급격한 성장은 산업의 중요한 트랜드로 부각되고 있습니다., 이러한 추세는 향후 몇 년 동안 계속될 것으로 예측됩니다. AI 기술은 데이터 처리와 패턴 인식에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 딥러닝과 머신러닝 알고리즘을 지원하는 고성능 반도체의 수요가 증가하고 있습니다.
 

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과거 데이터 센터에 들어가는 CPU는 순차적인 작업에 중점을 둔 설계방식과 대용량 데이터를 저장하고 처리하기 위한 메모리가 주가 되었습니다. 향후에는 생성형 AI의 학습과 추론을 위한 CPU는 병렬처리가 강화된 GPU(Graphics Processing Unit) 및 혹은 특수한 AI 가속기(Accelerator)인 TPU(Tensor Processing Unit) 등으로 경쟁의 양상이 바뀔것으로 전망됩니다. 또한 메모리의 경우에도 AI 학습과 추론을 위해서는 병렬 연산기반의 GPU와 함께 빠른속도로 방대한 양의 정보들을 메모리를 통해 처리해야 되는데 이에 특화된 HBM (High bandwidth Memory)가 같은 메모리가 경쟁의 중심이 될 것으로 전망됩니다. 한편 생성형 AI는 서버단에서 보급이 확대될 전망이며, 스마트폰, PC, AR/VR과 같은 디바이스단에서는 디바이스 특성에 맞는 AI가 요구되는 데 이를 On device AI라고 합니다. 24년부터 본격적으로 on device AI가 확대될 것으로 전망되고 있는데 이 또한 GPU, NPU(Neural Processing Unit), TPU(Tensor Processing Unit)와 같은 프로세서와 HBM(High Bandwidth Memory) 및 LPDDR(Low Power Double Data Rate)와 같은 고밀도 저전력 메모리의 수요를 급증시킬 중요한 모멘텀이 될 것으로 보입니다. 
 
또한 자율주행 기술이 전기차 산업에 더욱 통합되면서 다양한 반도체 기술과 제품들이 성장할 것으로 전망됩니다. 자율주행 시스템은 실시간으로 복잡한 의사결정을 내리는 데 AI를 활용합니다. 딥러닝 및 머신러닝 알고리즘을 가속화하기 위한 특화된 AI 가속기에 대한 수요가 늘어날 것입니다. 또한 고밀도 저전력 메모리의 수요도 확대될 것으로 보이며 앞서 언급한 HBM과 LPDDR등이 자율주행 차량에 탑재되어 시장은 또한 레벨업할 것으로 전망됩니다. 
 
그동안 메모리를 포함한 반도체 산업은 크게 2번에 걸쳐 레벨업을 하며 새로운 성장 시장을 창출하여 매출과 이익의 성장을 견인하였습니다. 이제 AI와 자율주행이 중심이 되는 또 한번의 퀀텀 점프가 남아 있습니다. 반도체 산업의 확장성은 그 어느 산업보다 크다고 할 수 있으며 기업들의 매출과 이익 성장에 대한 기회도 아직 가늠할 수 없을 정도로 크다고 할 수 있습니다.
 

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