반도체 시장 속 메모리 소자
앞서 살펴본 메모리 소자들은 각각 속도와 특성에 맞게 사용처가 다른 것을 알아보았다. 그럼 메모리 소자를 반도체 산업 관점에서 살펴보자. SRAM(Static Random Access Memory)은 레지스터나 캐시 메모리로 사용한다. 이는 연산 작업 목적의 Chip인 Logic 반도체 산업에서 활용되며, CPU나 AP의 내부 설계 자체에 들어가 있다. DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 경우 주기억 장치의 1차 메모리로 활용되며 상품으로 개발되어 메모리 반도체 산업에서 판매된다. 삼성전자와 SK하이닉스의 대표적인 중요 제품 영역이며, DRAM 소자를 활용하여 DDR(Double Data Rate), HBM(High Bandwidth Memory) 등의 상품으로 만들어 판매한다. Flash 메모리의 경우 2차 메모리로 활용되고 있으며 메모리 Controller와 함께 구성하여 SSD로 판매되거나 자체만으로 eMMC, USB 메모리, SD 카드 등으로 판매된다.
SRAM과 Foundry
SRAM의 활용처가 레지스터, 캐시 메모리인 것을 고려하면 AP, CPU와 같은 SoC(System on a Chip) 영역에서 필요하다. 이는 내부 설계 자체에 들어가야 하며, SoC 분야는 Fabless와 Foundry로 분야가 나뉘어 있다. 이런 사유에서 더 작고 빠르고 정확한 SRAM을 Si 위에 구현하는 것은 Foundry 기업의 하나의 역량으로 평가받고 있다. 이것은 각 Foundry 기업이 신공정 개발 관련 내용을 학계에 발표할 때 SRAM Die로 발표하는 모습에서도 확인할 수 있다. 7nm 공정 발표에 대한 TSMC, 삼성전자의 발표도 각각 SRAM Die로 발표했다. TSMC는 7nm에서 EUV(Extreme Ultraviolet) Lithography 기술을 발표하면서 256MB의 SRAM Die 수율 데이터를 활용하였으며, 삼성전자도 7nm EUV 활용 기술을 발표하면서 TSMC보다는 상대적으로 작지만 8MB의 SRAM Die로 평가 데이터를 제공하였다.
SRAM은 여러 Logic 반도체에서 활용되고 있으며, Foundry 기업의 역량을 평가하는 요소로 활용된다. SRAM은 반도체의 선폭이 작아짐에 따라 다양한 기술적 한계에 봉착하고 있다. 그리고 이를 공정으로 해결하기 위한 노력과 더불어 Layout 관점에서도 구조적 변화를 통해 한계를 극복하기도 한다. 대표적으로 SRAM의 Word Line의 저항은 트랜지스터가 작아질수록 커진다. 이는 SRAM의 성능을 감소시키게 된다. 이런 한계점을 극복하기 위해서 TSMC에서는 Word Line은 기존의 한 개의 Layer로 이루어진 금속층을 두 개 Layer로 늘려 저항을 감소시키는 Double Word Line이라는 아이디어를 내놓았다. 위의 예시 외에도 SRAM의 한계를 극복하기 위한 여러 아이디어가 이미 존재하며 또 다른 새로운 기술들이 등장할 것이다. SRAM의 기술 발전을 Foundry 시장과 함께 본다면, Foundry 시장을 보는 디테일한 기술적 시각을 가질 수 있을 것이다.
메모리 반도체와 치킨 게임
메모리 반도체 시장 이야기를 하다 보면 치킨 게임 이야기가 제일 앞서서 나온다. 메모리 반도체 시장의 치킨 게임에 대해서 간단하게 이야기해보자. 초기 메모리 시장은 지금의 과점시장과는 다르게 여러 메모리 반도체 기업이 시장 점유율을 비등하게 유지하고 있었다. 메모리 반도체 기업 간의 시장 점유율 전쟁이 발발하였고 그로 인해 DRAM 가격이 급락하였다. 가격 급락으로 메모리를 팔면 팔수록 손해를 보는 지경에 이르렀고 이와 함께 세계 경제의 악재가 함께 겹치면서 큰 메모리 회사들이 도산하며 소수의 메모리 반도체만 살아남게 되었다.
이렇게 메모리 시장의 재편의 가져온 치킨 게임의 시작은 두종류의 DRAM에서 시작되었다. 당시 DRAM은 크게 램버스사에서 개발한 RDRAM과 지금 시장의 주류인 DDR(Double Data Rate) DRAM이다. RDRAM은 DDR에 비해 속도가 빠르지만 단가가 비쌌다. 그리고 당시 CPU 시장에서 지배적인 위치에 있던 Intel에서도 복합적인 이유에서 RDRAM을 표준화 시키기 위한 노력이 있었다. 그러나 비싼 제조단가에 비해 실질 사용 속도가 DDR과 차이가 크게 나지 않았다. 그리고 RDRAM의 표준화에 선두에 있던 Intel이 버그로 인한 리콜 상황에 부닥치면서 DDR 진영의 반격이 시작되었다. 이런 시장의 변화는 점차 DRAM의 표준이 DDR로 변화되어가게 되었고, DDR 중심의 DRAM을 생산하던 메모리 기업들의 시장 점유율과 영업이익을 키워나갔다. 그리고 그 이후에 앞에서 말한 가격 급락의 사태가 이어진 것이다. 그리고 당시 DDR의 진영의 대표적인 기업이 삼성전자였다. 그렇게 삼성전자가 지금의 메모리 반도체 시장의 지배자가 된 것이다.
위의 사례와 같이 메모리 반도체 시장은 언제나 반도체 계층 구조나 주류 메모리 반도체의 변화로 인해 큰 변혁을 가져올 수 있다. 그러므로 디테일하게 메모리 반도체의 활용 기술의 변화와 더불어 시장의 흐름을 파악하고 투자한다면 남들보다 빠르게 넥스트 삼성전자에 투자할 기회를 잡을 수 있을 것이다.
댓글