메모리 반도체 시스템 반도체 차이

우리나라는 반도체 산업이 강하다고들 하는데, 유독 시스템반도체는 약하다는 얘기를 신문에서 많이 봐요. 반면 영국 ARM, 미국 퀄컴 같은 회사들은 시스템반도체로 큰 이익을 남긴다고들 하는데, 시스템반도체는 어떤 반도체인지 궁금합니다. 이 반도체는 어떤 제품에 쓰이나요? 또 우리나라에도 시스템반도체를 만드는 회사들이 있나요?

메모리반도체는 저장, 시스템은 정보처리 같은 두뇌 역할
더 고도의 기술 필요한 시스템 반도체 시장이 4배 더 커요

시스템반도체는 반도체의 한 종류입니다. 반도체 산업은 용도에 따라 메모리반도체와 시스템반도체로 구분됩니다. 이 중 메모리반도체는 데이터를 저장하는 역할을 하고, 시스템반도체는 연산·제어 등의 정보처리 기능을 갖고 있는 것이 특징입니다. 사람으로 치면 메모리반도체는 기억을 잘하는 사람이고, 시스템반도체는 정보가 빠르고 계산을 잘하는 사람이라고 할 수 있겠습니다. 시스템반도체는 비메모리 또는 시스템LSI라고도 부릅니다.



　우리가 늘 쓰는 스마트폰에도 시스템반도체가 들어갑니다. 애플의 아이폰5S 같은 경우 제품 하나당 반도체가 21개 들어가 있는데 18개가 시스템반도체, 3개가 메모리반도체입니다. 이 중 정보 처리 및 연산을 담당해 스마트폰의 두뇌 역할을 하는 모바일 애플리케이션프로세서(AP)가 대표적인 시스템반도체 제품입니다. 어떤 스마트폰에 듀얼코어(Dualcore) 프로세서가 탑재됐다고 하면 그 스마트폰은 머리가 2개 있다는 이야기입니다. 쿼드코어(Quadcore) 프로세서가 들어있다면 머리가 4개 있는 셈이고, 듀얼코어 프로세서보다 훨씬 정보를 빨리 처리할 수 있겠죠. 이런 이유로 모바일AP를 스마트폰 성능을 좌우하는 중요한 반도체라고 부릅니다.



　얇고 가벼운 스마트폰에서 어떻게 사진을 찍을 수 있을까요? 역시 시스템반도체인 이미지센서(CIS)가 들어 있기 때문입니다. 이 반도체는 빛을 전기 에너지로 바꿔 이미지를 만들어내는데, 옛날 카메라의 필름 같은 역할을 한다고 보면 됩니다. 디지털카메라에도 역시 이미지센서가 들어갑니다. 필름이 들어갈 자리에 손톱만 한 칩이 들어가니 기기가 가벼워도 고품질의 사진을 찍을 수 있는 겁니다.



삼성전자·SK하이닉스는 메모리 1, 2위

　스마트폰에서 쓰이는 여러 가지 기능을 한 번에 처리하려면 적지 않은 전력이 소모됩니다. 하지만 전력이 필요하다고 배터리를 두껍게 만들면 제품이 무거워져 불편하겠죠. 그 때문에 제조업체들은 얇은 배터리를 장착하고 시스템반도체인 전력관리칩을 답니다. 이 칩은 사용하지 않는 기능에 소모되는 전기량은 최소화하고, 배터리의 전력이 효율적으로 배분되도록 돕는 역할을 맡습니다. 이렇게 시스템반도체는 전력·빛·소리 같은 아날로그 신호를 제어하고 처리하는 역할도 할 수 있습니다. 이 밖에도 통신용 칩, 디지털 신호를 처리하는 칩(DSP) 등이 모두 시스템반도체로 분류됩니다.



　세계 반도체 시장에서 메모리반도체는 20%를 차지하고 있습니다. 반면 시스템반도체가 차지하는 비중은 80%에 달합니다. 우리나라가 반도체 산업이 강하다고 말하는 이유는 메모리반도체 부문에서 점유율이 높기 때문입니다. 삼성전자나 SK하이닉스 같은 회사들은 메모리반도체의 종류인 D램·낸드플래시에서 세계 시장 점유율의 절반을 넘게 차지하고 있습니다.



　메모리반도체는 대규모 시설투자가 필요한 제품입니다. 하나의 제품을 만들기 위해 300~400개의 공정이 필요하고, 수천 명의 엔지니어들이 협업해야 합니다. 하지만 먼저 대규모 투자에 나서 제품 개발에 성공하고 안정적인 생산기에 접어들면 그다음부터는 세계시장의 절반을 차지할 정도로 ‘승자독식’인 특징을 가지고 있습니다.



　시스템반도체는 메모리반도체에 비해 구조가 복잡합니다. 메모리반도체는 정보를 많이 안전하게 저장하는 핵심기능만 만족하면 되지만, 시스템반도체는 여러 가지 정보 처리 능력을 갖추기 위해 여러 종류의 회로들을 한 기판에 집어넣어야 하기 때문입니다. 회로끼리 엉키면 제품이 제대로 작동하지 않기 때문에 고도의 정밀 설계 기술이 필요하다는 게 특징입니다. 또 메모리반도체처럼 제품 규격이 정해져 있지도 않습니다. 창의적인 설계 하나로 얼마든지 더 효율적인 시스템반도체를 만들 수 있는 것입니다.



CPU 만드는 인텔, 시스템반도체 최강자



　그렇다면 유명한 시스템반도체 기업은 어떤 곳이 있을까요? 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)를 만드는 미국의 인텔이 전통적인 시스템반도체의 강자로 꼽힙니다. 또 최근 스마트기기가 널리 사용되며 여기에 들어가는 시스템반도체 칩을 만드는 미국의 퀄컴, 모바일용 AP의 설계도를 만드는 영국의 ARM이 새로운 강자로 떠오르고 있습니다. 영국 ARM 역시 스마트기기의 ‘두뇌’라고 할 수 있는 애플리케이션프로세서(AP)에서도 가장 핵심인 코어를 개발한 회사입니다. 전 세계 스마트폰·태블릿PC의 95%에 ARM의 기술이 쓰입니다. 퀄컴은 ARM 코어를 활용한 모바일AP ‘스냅드래곤’을 만드는 회사입니다. 지난해 매출이 21조원에 이릅니다.



설계 기술력 뛰어난 퀄컴은 공장도 없어

 

　특이한 점은 두 회사 모두 생산공장이 없다는 겁니다. ARM과 퀄컴의 기술자들은 오로지 반도체 설계만 합니다. 필요한 설계를 사거나 직접 개발해서 만족스러운 성능이 나오면 대만이나 중국에 있는 반도체 공장에 제품 제작을 의뢰합니다. 이렇게 생산공장이 없는 반도체 기업을 ‘팹리스’라고 부릅니다. 반대로 설계는 하지 않고 의뢰받은 제품을 생산만 하는 반도체 공장은 ‘파운드리’라고 합니다. 기술력이 뛰어난 소수의 인력을 갖춘 회사는 설계에, 설비에 대규모 투자를 할 여력이 있는 회사는 생산에 집중해 서로 ‘윈윈’하는 공생관계인 셈입니다. 메모리와 시스템 반도체를 모두 개발·생산하는 삼성전자 같은 회사는 종합반도체업체라고 부르기도 합니다.



　우리나라가 진정한 ‘1등 반도체’ 국가가 되려면 시스템반도체를 잘해야 한다는 지적이 나옵니다. 시장에서 차지하는 비중도 높고, 대규모 투자가 필요한 생산라인이 없어도 기술력만 갖추면 알짜배기 수익을 거둘 수 있기 때문이지요.



하지만 현재 시스템반도체 시장에서 우리나라 기업들이 차지하는 비중은 3% 정도로 매우 낮습니다. 그동안 한국 기업들은 빠르게 성장하기 위해 메모리반도체 사업에만 집중적으로 투자해 왔기 때문입니다. 시장의 80%를 차지하는 시스템반도체 부문에서도 경쟁력을 키우기 위해서는 앞으로 이 부문에 대규모 인력·자본 투자가 필요하다는 게 전문가들의 의견입니다.

[출처: 중앙일보] [틴틴경제] 메모리반도체와 시스템반도체 뭐가 다른가요?

 

"메모리 반도체 틀 깨겠다"는 인텔…삼성·하이닉스 '아성'에 도전장

입력2019.09.26 17:59

 

세계 1위 비메모리 반도체 업체인 인텔이 메모리 반도체 세계 최강국인 한국에서 차세대 메모리 반도체 전략을 내놨다. 세계 1위 메모리 반도체 업체인 삼성전자와 2위 SK하이닉스의 ‘안방’에서 선전포고를 한 셈이다. 
인텔은 26일 서울 JW메리어트 동대문스퀘어에서 글로벌 미디어를 대상으로 ‘메모리&스토리지 데이 2019’를 열고 데이터센터용 메모리인 ‘옵테인’ 라인업과 메모리시장 전략을 발표했다. 한국에서 이 행사를 연 것은 처음이다.
롭 크룩 인텔 수석부사장은 “2세대 인텔 옵테인 데이터센터 퍼시스턴트 메모리(DCPM)를 미국 뉴멕시코주 리오 랜초 공장에서 생산해 내년에 출시할 계획”이라고 밝혔다. 옵테인 메모리는 D램보다 가격이 저렴하고 전원이 꺼져도 정보가 사라지지 않고 남아 있는 것이 특징이다.

 

낸드보다 100배 빠른 메모리
인텔은 2017년 ‘데이터 중심 기업’으로의 변신을 선언한 뒤 선택과 집중 전략을 택했다. 1985년 전격 포기했던 메모리 사업을 재개한 것도 이맘때다. 반면 스마트폰용 5세대(5G) 모뎀칩 사업은 지난 7월 애플에 매각했다. 데이터센터 사업과 달리 고객군을 확장하기 어렵고, 미래 성장에도 한계가 있다고 판단해서다.
반도체업계에서 전망이 그다지 밝지 않다고 평가하는 메모리 분야에 다시 뛰어든 이유는 뭘까. 크룩 부사장은 “메모리와 CPU는 최고의 결과물을 이끌어내기 위해 뗄래야 뗄 수 없는 관계”라며 “CPU의 잠재성을 극대화하기 위해 메모리 개발에 나선 것”이라고 설명했다.
인텔은 올 4월 그 첫 제품으로 옵테인 데이터센터 퍼시스턴트 메모리(DCPM)를 출시했다. ‘메모리 강자’인 삼성전자와 SK하이닉스가 장악하고 있는 D램과 낸드플래시의 강점을 결합한 완전히 새로운 형태의 메모리 반도체다. 4차 산업혁명 시대를 맞아 데이터센터들은 더 많은 양의 데이터를 빠르게 처리해야 한다. 기존 반도체의 데이터 처리 구조로는 한계가 있다고 인텔은 판단했다.
크리스티 만 인텔 데이터센터그룹 제품관리담당 시니어디렉터는 “세계의 데이터 절반이 지난 2년 동안 생겨났는데, 우리는 그중 2%만 활용하고 있다”고 말했다. 이어 “인텔의 목표는 고객이 데이터를 더 효율적으로 빠르게 처리할 수 있도록 돕는 것”이라고 덧붙였다.

 

CPU를 생산하는 인텔은 CPU뿐만 아니라 메모리 처리 구조 자체를 바꿔야 혁신이 일어난다고 판단했다. 기존 데이터센터에서는 △HDD(하드 디스크 드라이브) △SSD(솔리드 스테이트 드라이브) △낸드플래시 △D램 △캐시 △CPU 순서로 데이터를 처리한다.
데이터를 영구적으로 저장하는 장치는 CPU와 멀리 떨어져 있는 SSD와 HDD다. D램은 정보 처리 속도가 빠르지만 ‘휘발성 메모리’기 때문에 전원이 꺼지면 저장돼 있던 데이터가 날아간다.
문제는 SSD와 HDD에 저장된 데이터를 다시 불러오는 데 시간이 걸린다는 점이다. 인텔이 데이터 처리 속도를 끌어올리려고 D램과 SSD 사이의 새 제품 DCPM을 개발하게 된 배경이다. 낸드처럼 전원이 꺼져도 데이터가 사라지지 않는 제품이다.
그러면서도 데이터 처리 속도는 낸드플래시보다 100배 이상 빠르다. 실제 이날 시연에서 타사 D램을 적용한 데이터센터의 재부팅은 10분15초나 걸렸다. 인텔의 DCPM을 적용한 데이터센터는 19초 만에 재부팅이 끝났다.

 

 

 

인텔에 '반도체 1위' 내준 삼성전자

2020.04.17

 

삼성전자가 지난해 반도체 기업 매출 1위 자리를 미국 인텔에 내줬다. 2017년 처음 1위에 오른 지 2년 만이다. 2018년 하반기부터 D램, 낸드플래시 등 주력 제품 가격이 하락한 영향으로 분석된다.

 

삼성전자, SK하이닉스, 마이크론은 모두 D램 등 메모리 반도체가 주력인 회사다. 2018년 하반기 시작된 메모리 가격 하락의 영향으로 작년 매출이 전년 대비 29~38% 떨어졌다. 가트너는 “D램 시장의 공급과잉으로 전체 메모리 시장이 전년 대비 32.7% 축소됐다”며 “메모리 시장의 침체가 2017년과 2018년 1위였던 삼성전자에 부정적 영향을 미쳐 인텔이 1위 자리를 되찾았다”고 설명했다.
가트너는 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 등의 여파로 올해 반도체 시장 규모가 작년보다 0.9% 줄어들 것으로 내다봤다. 코로나19 사태 이전 전망치(12.5% 성장)를 하향 조정했다. 앤드루 노우드 가트너 부사장은 “코로나19 영향으로 2020년 세계 반도체 시장은 다시 축소될 전망”이라며 “코로나19로 대부분의 지역에서 소비와 기업 지출이 감소할 것”이라고 예상했다.

 

올해 세계 반도체 설비투자 규모도 전년 대비 약 3% 줄어들 것으로 전망됐다. 시장조사업체 IC인사이츠는 이날 올해 반도체 설비투자 규모를 990억달러(약 120조5000억원)로 예상했다. 지난해 설비투자액은 1023억달러다. IC인사이츠는 “하반기에 코로나19가 진정되지 않으면 설비투자 감소가 불가피하다”고 설명했다.