하이닉스가 반도체 사업에 있어 수익성 다변화의 일환으로 추진하고 있는 비메모리 반도체사업 그 중에서 대만의 TSMC가 업계 1위로 있는 파운드리 사업이 어려운 이유를 정리해 보고자 한다.

비메모리는 크게 두가지로 나눌 수 있다. SoC(System on Chip)와 실리콘 파운드리(silicon foundry)가 그것이다. 물론 마이크로프로세서(Microprocessor Uint, MPU), CPU(Central processing Unit, CPU)와 FPGA, EEPROM과 같은 프로그래머블(programmable) IC 등도 있지만 크게 보면 SoC에 속한다고 볼 수 있다. SoC는 시스템을 칩 안에 집적시킨다는 의미인데 CPU 등도 그와 다르지 않다고 보는 것이다.

주의 : 지금 포투의 글은 학술적인 글이 아니며, 다른 분류가 있을 수 있고, 옳지 않을 수 있음은 상기하고 보아야 하는 글이다. 포투 다름의 생각을 정리하는 차원의 글이라 보면 좋겠다.

엠텍비전, 코아로직, 텔레칩스 같이 비메모리 사업에서 시스템을 직접시키는 반도체 설계는 하는데 팹이 없는 회사들을 팹리스 업체라 하는 것이고, 인텔, IBM와 같이  설계를 하고 직접 생산하는 회사를 종합반도체라 부르는 것이고, ARM 같이 자체적으로 반도체를 설계해서 생산, 유통시키지 않고 IP(Intellectual Property, 설계자산)만을 비메모리 설계업체들에게 또는 파운드리 업체들에게 제공하는 업체들을 빈도체 IP설계 전문업체라고 하는 것이다.

파운드리란 팹리스 업체들이 설계한 PG(Pattern Generation) 데이터를 가지고 IC를 제조해 주는 것을 의미한다고 하겠다. 여기서 PG 데이터라는 것은 PCB 기판을 보면 저항, 캐패시터, RAM, MPU, logic, ARM core 등이 꽂혀있고 각각의 소자들을 연결시키는 도선이 있는데, PG(Pattern Generation) 데이터라 함은 도선이 다니는 길이나 폭, 배치, 각 부품들의 위치 등의 데이터가 담겨있는 것이라 할 수 있다. 이 PG데이터를 가지고 각 레이어(layer)마다 포토마스크(photo mask)를 제작해서 웨이퍼를 가공하는데 이용하는 것이다.

여기서 파운드리 업체들이 기본적으로 갖추어야 하는 것은 규모가 작은 팹리스 벤처기업들을 주로 상대하기 때문에 고가의 반도체 설계 툴을 지원해야 하는 것이며, 설계를 용이하게 지원하기 위해서 광범위한 반도체 IP를 확보하여야 한다는 것이다.  예를들어 팹리스 업체들이 자주 쓰는 64비트 기반 RISC(Reduced Instruction Set Computer) ARM core를 IP를 확보하지 못하고 있다면 팹리스 업체들로부터 외면당하기 십상인 것이다.

그래서 가끔 뉴스에 매그나칩이나 동부하이텍이 무슨, 무슨 IP를 개발했다고 발표하는 것을 볼 수 있는데 그것이 그들의 영업자산이 되기 때문인 것이다. 다른 파운드리 업체가 보유하지 못하고 있는 반도체 IP를 보유하고 있다는 것은 차별화 된 서비스 경쟁력을 지닌다는 것을 의미한다고 하는 것이다. 팹리스 업체들이 특정 IP를 원한다면 파운드리업체 입장에서는 자체 기술로 개발한 IP가 없다면 라이센싱(licensing)을 해서라도 특정IP를 지원해야 하는 사업이 파운드리 사업인 것이다. 당연히 자체기술로 보유하지 않은 IP의 경우는 로열티(royalty)를 지불해야 하기 때문에 비용이 증가하게 되는 것이다.

또한, 팹리스 업체들이 반도체 설계를 완벽하게 다해서 PG데이터를 들고 오면 위탁생산해주기 편한데, 대부분 그렇지 않고 기술지원을 원하는 경우도 많이 있다. 즉, 파운드리 업체 내부에 특화된 기술인력을 갖추고 설계지원을 해야 하는 일도 다반사(茶飯事)로 일어난다는 것이다.

이제 하이닉스가 열을 올리고 있는 파운드리 사업을 성공하기 위한 조건들이 나왔다. 팹리스 업체들이 양산 의뢰한 반도체 설계를 기반으로 IC를 위탁생산하여야 하니 파운드리 전용팹이 필요한 것은 기본인 것이고, 팹리스 업체들이 원하는 거의 모든 반도체 IP을 구비하고 있어야 하며, 팹리스업체들의 기술적으로 막혀있을 때 이를 해결해줄 수 있는 해결사를 자처할 설계지원 인력이 내부에 있어야 한다는 것이다. 하이닉스가 파운드리 사업을 하기 위해서 할당된 파운드리 전용팹은 파운드리 주문이 없을 때는 D램이나 낸드플래시를 양산하다가 주문이 들어올 때 양산할 수 있으면 좋으련만, 그런 식으로 팹을 운영하기가 쉽지 않다는 것이 문제이다.

메모리 양산에서는 수율이 최대과제인데 수율이 높기 위해서는 장비의 안정화가 제일 조건인 것이다. 그런데, 반도체 장비의 세팅을 이랬다 저랬다 바꾸게 되면 원하는 수율을 얻기가 쉽지 않다. 수율이 안정화 됐다 싶으면 파운드리 IC를 또 양산해야 하니, 만약에 메모리, 비메모리를 혼용생산해서도 문제없이 안정된 단시간에 황금수율을 뽑아낼 수 있는 노하우를 갖춘다면 그야말로 세계 최고의 반도체 회사가 될 수 있을 것이라 본다. 그만큼 어려운 일이고 거의 불가능 하다는 말이다. 그러니 파운드리 전용팹으로 할당해 놓았는데 캐파만큼 파운드리 주문이 들어오지 않으면 그 팹은 당연히 놀고 있어야 한다는 것이다. 그전에는 D램이나 낸드플래시를 양산하던 팹이 말이다.

추가로는 팹리스업체들이 원하는 IC의 패키지 형태가 여러종류이니 자체적으로 소화할 수 없는 칩 패키징은 전문업체(예전 아남 반도체)와 긴밀한 협조체제를 갖추고 있어야 하며, 한 번 양산이 결정되면 무한정으로 계속해서 같은 칩을 양산하는 것이 아니고 다른 칩을 번갈아 가며 양산할 수 있어야 한다. D램, 낸드플래시 양산과는 다르게 설계시 설계마진을 많이 확보해야 한다는 것이다. 사실 이점이 파운드리 사업에 있어 수익성에 많은 영향을 준다고 하겠다.

얼마 만큼의 설계마진으로 반도체 팹을 원활히 돌릴 수 있느냐가 중요하다는 것이다. 설계마진을 너무 많이 잡으면 한 장의 웨이퍼에서 나오는 칩의 수가 줄어들게 되고, 설계마진을 적게 잡으면 수율이 떨어질 것이기에 황금 설계마진이 중요하다고 하겠다. 한 장의 웨이퍼에서 나오는 칩의 수는 한 개의 칩 원가를 결정하는 중요한 사안이다. 파운드리의 경쟁력이 사실 칩 제조원가에 있다 해도 과언이 아닌 것이다.

TSMC, UMC가 강한 가장 큰 이유는 파운드리 업력이 길기 때문이다. 그런데, 메모리 전문제조업체들이 시도 때도 없이 파운드리에 눈독을 들이고 있지만 그걸로 그만이었다. 포투가 보기에 특히 TSMC는 거의 난공불락(難攻不落) 수준이다. 오히려 인텔을 넘어서기가 쉬우면 쉬웠지 파운드리 사업에서 TSMC를 따라잡기에는 엄청난 시간이 걸릴 것으로 보기 때문이다.

하이닉스가 비메모리 사업에 추진한다고 하면서, 파운드리 사업이라 칭하지 않고, 실리콘화일의 CIS를 꼭 집은 이유는 파운드리 사업을 하는데 준비가 안되었을 뿐더러 단기간에 준비하기가 어렵기 때문이다. 그렇다고 SoC 설계능력은 없으니, 자체설계를 통한 비메모리 IC를 양산하자니 하세월(不知何歲月)인 것이고, 파운드리는 언감생심(焉敢生心)이니, 설계력을 갖춘 작은 국내 벤처기업에게 좋은 조건을 내세워 CIS를 양산해서 공급해 줄테니, 하이닉스의 위신 좀 세워볼려고 하는 것이 맞다는 것이다. 공동개발, 유통하는 동등한 협력을 하는 모습으로 비춰지길 바라고 있는 것이다.

하이닉스가 많은 준비없이 비메모리 사업에 뛰들고 있는데, 비메모리 전용팹으로 할당될 팹은 기존의 D램이나 낸드플래시를 양산하고 있던 팹이다. 하이닉스가 하나의 팹 쯤은  놀려도 될 처지가 아닌 것에 문제가 있는 것이다. 사실 메모리 업체들의 비메모리 사업에 뛰어들 절호의 기회는 메모리 시황이 좋지 않은 요즘이 아니라 메모리 시황이 최대 호황기를 구가하는 시기라 볼 수 있다. 그런데, 메모리 호황기에는 한 개의 메모리라도 더 양산하면 그게 다 돈이 다 되는데, 팹을 놀릴 수도 있는 위험한 비메모리 사업을 추진한다는 것은 여간한 결단이 아니면 할 수가 없다고 볼 수 있다. 삼성전자의 2007년 4분기의 뛰어난 실적을 보면 삼성전자가 어떻게 준비해 왔는 지를 안보고도 알 수 있는 정도다.
 
하이닉스에게는 난세(亂世)를 극복할 일세(一世)의 영웅(英雄)이 필요한 시기라 하겠다.

D램 치킨게임 승자는 삼성전자와 하이닉스가 아닌 엘피다가 되는 분위기
실리콘화일의 CIS 파운드리(위탁생산)가 동부하이텍에서 하이닉스로 옮겨가는 의미
하이닉스 2007년 4분기 영업실적이 대만 난야와 이노테라의 영업적자보다는 적어야 할텐데
엘피다메모리와 파워칩세미컨덕터의 렉스칩일렉트로닉스는 눌러야
삼성전자 경영설명회(IR)에서 반도체총괄 강영호 상무가 간접적으로 하이닉스 언급

  1. 사과맨 2008/02/15 11:07  address  reply

    하이닉스가 파운드리 사업을 한다는 얘기는 첨 듣는 것 같은데 확실한가요? 그렇다면 동부나 매그나 모두 적자를 면치 못하는 것으로 알고 있는데 왜 그것을 하려는 건지, 또한 파운더리 사업은 시장이 한정되 있을 것으로 보이는데 기존 업체의 반발이 있지 않을까요?

    혹시 CIS 위탁생산을 파운더리 사업이라고 하신 건가요? 이것 외에 다양한 fabless 회사의 chip을 위에서 말씀하신 기술지원해 가면서 생산해 준다는 의미는 아니겠죠? CIS 정도라면 생산하는데 큰 무리는 없을 것 같은데요.

    • 포투 2008/02/15 19:25  address  reply   modify / delete

      파운드리 사업은 하고 싶어도 금방 시작할 수 있는 사업이 아닙니다. 하이닉스도 당연히 당장 파운드리 사업을 하고 싶을 겁니다.

      200mm 팹은 메모리(D램, 낸드플래시)를 생산해서는 마진이 나오지 않습니다. 200mm 팹을 가동하면 할 수록 적자가 나고 있는 상황입니다. 그러니 200mm 팹을 돈이 되는 비메모리 양산으로 전용을 하긴 해야 하는데 파운드리 사업은 준비도 안되어 있거니와 시스템을 구축하는데 시간도 많이 걸리게 됩니다.

      그러니 차선책으로 팹리스 업체들이 가져오는 포토마스크를 가지고 양산해 주겠다는 의미입니다. 아마도 CIS는 실리콘화일의 엔지니어가 하이닉스의 공정파라미터에 맞춰 데이터를 뽑아내고 또 이를 계속해서 반복하고 있을 겁니다.

      소프트웨어에 입력한 값을 근거로 패턴을 만들어내고 이를 팹에서 돌려보고 하는 테스트를 실리콘화일 엔지니어가 거의 전담한다는 것입니다. 하이닉스내에는 해당인력이 없을테니 하는 말입니다.

      파운드리는 서비스 개념이 강합니다. 이를 하려면 서비스를 담당할 전문인력이 필요합니다. 예를 들어 중소기업이 PCB기판 하나를 가져와서 블럭을 정해 원칩화 시켜다라고 하면 이에 맞는 설계를 해서 IC를 공급하는 일도 할 수 있어야 합니다.

      하고 싶어도, 당장 하지 못하는 이유중의 또 하나는 설계툴에 있습니다. 반도체 설계툴은 한 카피에 10억이 넘어가는 것들이 부지기수입니다. 한 두 카피를 가지고는 되지도 않을 뿐더러 그 소프트웨어의 수는 10여개에 달합니다. 디자인하우스를 두는 것도 일입니다.

      하지만 하이닉스가 어쩔 수 없이 가야할 길입니다. 다른 방법이 보이지 않기 때문입니다. 시스템 IC를 독자적으로 설계해 제품을 내는 것은 팹리스 업체들의 꿈입니다. 업력이 쌓이고 쌓여야 히트치는 IC를 하나 건져내곤 합니다.

      비메모리 사업에서 하이닉스는 이제 시작하는 초보입니다. 초보가 설계력은 없고, 더우기 파운드리 서비스를 제공할 능력도 되지 않으니 실리콘화일의 엔지니어를 이용해 비메모리를 양산하고자 하는 것입니다.

      오히려 하이닉스가 파운드리 서비스를 개시한다는 뉴스가 나온다면, 이제야 비메모리 사업를 시작할 준비를 끝냈구나 판단하면 될 일입니다.

      실리콘화일의 CIS를 양산하는 것은 200mm 팹을 실리콘화일이란 회사에 빌려주었다고 보는 것이 더 편합니다. CIS를 양산하는데는 실리콘화일 엔지니어에게 달렸다는 것입니다. 이런 구조이니 CIS를 하이닉스가 양산해 보아도 마진은 극히 박할 것이 자명합니다. 아니 손해를 보지 않으면 다행입니다. 아마 비메모리 사업에서 영업적자가 상당히 날 것이라 보고 있습니다. 그리고, 적자를 2년은 감수해야 합니다.

      적자를 견뎌내고 자리를 잡는 것은 쉬운일이 아닙니다. 꾸준히 2년 이상 투자를 해야 하는데, 메모리 시황이 좋아질 때는 이를 참기가 쉬운 것이 아니기 때문입니다. 비메모리 사업을 집어치우고 비메모리 전용팹을 메모리 양산에 할당하면 금방 돈이 되는 시기가 찾아오기 때문입니다. 그래서, 메모리 제조기업들이 그 순간을 못 참고 메모리 호황기에는 비메모리를 등한시하고
      시황이 좋지 않을 때는 또 비메모리 사업으로 시선을 돌리게 되는 것이 반복되고 있는 것입니다.

      삼성전자는 메모리 호황기에 유혹을 이겨내고 비메모리 사업을 꾸준히 해 왔고, 이제 2007년 하반기부터 가시적인 실적을 내기 시작한 것입니다. 비메모리 사업은 실적이 한 번 나면 꾸준한 실적을 내는, 아니 꾸준히 성장하는, 분야입니다. 하지만 괘도에 올라서기가 어려운 것입니다.

      지금 하이닉스가 CIS를 양산하는 것은 기업이 TV에 광고를 하여 기업이미지를 높이는 것과 비슷한 것이라 보면 쉬울 것 같습니다. 한참 준비 중이란 것입니다. 준비는 비용증가를 말합니다. 가시적인 결과는 먼 훗날 옵니다. 지금은 아니란 것입니다.

         



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