반도체 침체기 속···삼성·SK가 그린 메모리의 미래

메모리 겨울에도 꿈쩍 않던 삼성·하이닉스, "하반기 어려워"

WSTS "메모리 성장" 분석···"시장 규모 전년比 18.7% ↑"

인공지능·빅데이터·메타버스 등 데이터 처리 비중 확대 전망

삼성전자, 스토리지·SSD·텔레메트리 소개···UFS 4.0 양산 선언

하이닉스, 238단 4D 낸드 개발···"톱클래스 경쟁력 확보"

그래픽=박혜수 기자

지난해 메모리 시장은 외국계 증권사 전망에 부정적인 기류가 감지됐다. 모건스탠리가 '메모리 겨울이 오고 있다(Memory-winter is coming)'는 리포트로 경고를 던진 것이다. 당시 모건스탠리는 반도체 공급 대비 수요가 적어 업황 둔화를 예상했다. 하지만 삼성전자와 SK하이닉스는 시장 전망을 뒤집고 각각 반도체 매출 세계 1위 및 역대 최대 매출 기록을 세웠다.

올해 분위기는 정반대다. 양사 모두 작년과 달리 하반기는 힘들 것으로 전망했기 때문이다. 2분기 실적 발표 후 한진만 삼성전자 메모리사업부 부사장은 "하반기 메모리 시장은 약세를 보일 가능성이 있다"고 했다. 노종원 SK하이닉스 사업담당 사장도 "올해 수요 성장률은 연초 대비 둔화하고 당사의 3분기 출하량도 기존 계획보다 낮은 수준이 될 것"이라고 말했다.

업황 둔화 요인은 복합적이다. 전방 산업은 코로나19 펜트업(pent-up : 보복소비) 효과 축소로 수요가 둔화되고 있다. 또 인플레이션과 금리 인상에 따른 소비 심리 감소, 러시아의 우크라이나 침공으로 인한 경제 불확실성이 반영되고 있는 상황이다. 가격도 크게 하락했다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 2분기 D램 평균가격은 지난해 동기 대비 10.6% 줄었다.

반도체 업계 관계자는 "작년 전망은 D램 비중의 15% 가량에 불과한 PC용과 대만 전자상가 등의 현물가를 바탕으로 부정적인 의견이 제기된 것"이라며 "이는 전체 메모리 시장을 대변하지 못해 뚜껑을 열자 틀린 주장이 됐다"고 설명했다. 그러면서 "올해는 거시경제가 악화되면서 세트업체의 수요가 줄어들어 부품을 납품하는 반도체 회사는 어려울 수 있다"고 말했다.

◆"메모리 성장한다" 삼성·SK, 고성능 반도체로 시장 선점 = 하지만 4차 산업혁명의 기술 발전과 코로나19로 가속화된 디지털전환 시대에 방대한 데이터 처리는 필수적이다. 전체 메모리 시장도 크게 성장할 것이란 분석이 나오기도 했다. 이를 대비해 삼성전자와 SK하이닉스는 모두 신기술을 개발하며 '메모리 초격차'에 나서고 있는 모습이다.

지난 6월 세계반도체시장통계기구(WSTS)는 올해 메모리 시장이 전년 대비 18.7% 증가할 것으로 관측했다. 3개월 만에 기존 전망(1.1%)을 대폭 상향 조정한 셈이다. 시장 규모는 1538억3800만달러(약 201조4660억원)에서 1826억6100만달러(약 239조2128억)까지 늘어날 것으로 전망했다. WSTS는 글로벌 반도체 수급 동향 조사업체로 전 세계 40개 회원사를 두고 있다.

플래시 메모리 서밋 삼성전자 부스 사진=삼성전자 제공

메모리 시장의 성장은 필연적이다. 4차 산업혁명으로 대표되는 인공지능(AI), 빅데이터를 비롯해 디지털 전환에 필요한 메타버스, 사물인터넷(IoT) 등은 모두 방대한 데이터를 처리해야 하기 때문이다. 지난 2일(현지시간) 개최된 플래시 메모리 업계 콘퍼런스 '플래시 메모리 서밋'에서도 삼성전자와 SK하이닉스는 차세대 메모리를 공개하며 시장 선도를 다짐했다.

◆삼성 메모리 솔루션 제공···SK 최고층 낸드 개발 = 삼성전자는 "산업 지형이 데이터를 중심으로 변화하는 '데이터 중력' 현상이 일어나고 있다"고 설명하며 차세대 메모리 솔루션을 소개했다. 영화 17만4000편을 저장하는 페타바이트(1PB=100만GB)급 스토리지(데이터 저장 공간)와 20배 빠른 '메모리 시맨틱 SSD', 안정적으로 스토리지를 관리해주는 '텔레메트리' 등이 대표적이다. 이밖에 지난 5월 최초 개발한 UFS 4.0 메모리를 이달부터 양산하겠다고 밝혔다. UFS 4.0 메모리는 데이터 전송 대역폭을 키워 빠르게 데이터를 저장하고 읽을 수 있는 반도체를 뜻한다.

SK하이닉스는 238단 4D 낸드 개발에 성공했다고 발표했다. 현재 낸드를 200단 이상 쌓는 기업은 미국의 마이크론과 SK하이닉스뿐이다. 마이크론이 한발 앞서 232단 낸드를 양산했지만 238단 낸드는 현존 최고층으로 기록됐다. SK하이닉스에 따르면 이 제품은 이전 세대 대비 데이터 전송 속도는 50% 빨라졌고 에너지 사용량은 21% 줄었다.

낸드는 전자기기에 탑재되는 비휘발성 메모리로 데이터 저장을 위해 사용된다. 핵심 경쟁력은 비트(Bit) 저장 공간인 셀을 얼마만큼 적층하는지에 달렸다. 제한된 면적에서 아파트의 높이가 높을수록 세대수가 많아지듯이 저장 공간이 늘어나기 때문이다. 이를 위해 SK하이닉스는 96단 낸드부터 CTF(Charge Trap Flash)와 PUC(Peri Under Cell) 기술을 결합했다.

PUC 기술은 페리를 셀 하단부에 배치해 면적을 줄인다 사진=SK하이닉스 제공

반도체는 공정이 미세할수록 셀간 간섭이 심해지면서 전자 손실 위험성이 커지는데 CTF 기술은 전하를 부도체에 저장해 간섭 문제를 해결하는 기술이다. 여기에 SK하이닉스는 셀들을 선택하고 통제하는 주변부 회로 페리(Peri)를 셀 회로 하단부에 배치하는 PUC를 적용했다. 면적 문제를 해결하기 위한 것으로 기존 낸드의 페리가 옥외주차장으로 비유된다면 PUC는 건물의 지하주차장을 파는 식이다.

최정달 SK하이닉스 부사장(NAND개발담당)은 "당사는 4D 낸드 기술력을 바탕으로 개발한 238단을 통해 원가, 성능, 품질 측면에서 글로벌 톱클래스 경쟁력을 확보했다"며 "앞으로도 기술 한계를 돌파하기 위해 혁신을 거듭해 나갈 것"이라고 강조했다.