2021년말 반도체 이야기 (삼성전자)

올해 삼성전자 주식은 시들시들해졌다. 왜냐?? 힘드니까 왜 힘든지 알아보자. 일단 중국부터 알아봐야함.

중국의 반도체 시장 진입

중국은 반도체 자급률을 개선하고 했다. 왜냐면 중국의 반도체 자급율은 15%에 불과하며 나머지 85%는 수입에 의존하기 때문. 중국의1년에 반도체 소비량이 160조의 반도체 소비국가지만 중국의 반도체 기업의 기술력이 모자라 소비량의 15%만 자급하고 나머지는 TSMC나 삼성전자 외국기업에서 구입. (2018년 기준)
시진핑은 반도체에 1.4조 달러를 투자해서 반도체에서 미국을 2025년까지 추월하고 반도체 자급율을 70%이상 끌어올리겠다고 선언하였지만 실제로 15%대에 머문 것으로 조사되었다.

반도체 자립전략을 위해서는 꼭 필요한 기계가 있다. 반도체 제조에 가장 중요한 공정이 노광 공정이다. 노광 공정이란 실리콘 웨이퍼 위에 반도체 회로를 빛으로 새기는 단계로 반도체 설계의 핵심이다. 노광 공정은 반도체 전체 생산시간의 60%를 차지하고 있으며, 35%의 비용이 들어가는 핵심공정이다. 이런 노광 공정에는 빛을 발생시키고, 빛으로 웨이퍼 회로를 새기는 장비가 필요한데 요걸 가능하게 해주는 장비 EUV (Extreme Ultra Violet)이다.

ASML - High Tech 핵심기술 EUV

ASML EUV (Extreme Ultra Viloet)

원래는 DUV도 사용하고 했으나 점점 미세 공정으로 가면서 회로가 고도의 정교함과 높은 기술력이 요구되기 때문에 EUV로 갈아타는 추세다. EUV를 만들 수 있는 업체가 ASML. 예전 니콘과 캐논이 개발한 장비들은 점점 안쓰는 추세거나 14nm 이상급. ASML은 네덜란드의 아인트 호벤에 본사를 두고 있고 네덜란드 전자제품 기업 필립스와 ASMI의 합작으로 1984년에 설립되었다. EUV장비는 1년에 50대 정도의 생산량을 보인다. 그리고, EUV 장비를 판매하는 회사는 4개사다. 대만의 TSMC, 삼성전자. 최근에 인텔과 SK하이닉스가 공급계약을 체결했다.

중국의 반도체 기업

칭화유니 - 중국의 반도체 심장이 였던것..

2018년 5월, 중국의 SMIC는 EUV 1대를 주문해서 2019년 1월에 납품받기로 계약했으나 납품 1개월전인 2018년 12월 1일 원인을 알 수 없는 화재가 ASML의 공장에서 발생하여 거의 다 만들어져가는 마지막 조립단계의 EUV가 전소되어 버렸다. ASML은 해당 화재사건 이 후로 앞으로 중국에 EUV 장비를 공급하지 않겠다고 발표하였다. 새로운 계약 및 기존의 만들다 없어진 EUV 납품도 없었던 일로 하겠다고 하였다.
2020년말 바이든 대통령으로 미국 정권이 바뀌고 대응이 부드러워지게 되었다. 10나노 이하 장비들의 수출은 미국의 동의 없이 수출을 못하게 되었지만 비교적 구형인 DUV장비로 공급하게 되었다.
2021년 12월 현재, 아직도 중국은 EUV 1대도 확보하지 못하고 더 이상 반도체 고급기술 확보가 어려워지다보니, 시진핑의 칭화대를 동원해 설립한 반도체 기업 칭화유니가 7월 파산신청한 것으로 알려졌다. 개같이 멸망 후 개같이 부활을 노리는지 매각으로 새로운 인수자를 찾는 모양이다.

아직도 내 PC는 인텔... 

지는 별 인텔 - 반도체 10nm장인이지만 7nm는 못만듬

미국에는 인텔이라는 기업이 있다. 컴터 조금만 하는 사람들은 다 아는 기업. 인텔은 10나노 공정의 장인이다. 같은 10나노에서 반도체 종합성능으로 인텔이 100 정도라면 삼성전자가 52, TSMC가 47정도 나올 정도로 인텔이 10나노를 잘 뽑아내었다. 하지만 인텔은 7나노 진입하다가 꼬꾸라짐.

중국의 반도체 기업 SMIC는 12나노, 대만의 UMC는 22나노 등으로 인텔보다도 안좋은 수준이기 때문에 7나노 공정은 삼성전자와 TSMC 두 기업이 잘하는 걸로 확정.

7nm EUV 체택한 삼성 엑시노트 9825

여기서 삼성전자는 7나노 진입에 성공했지만 문제 발생. 7나노 공정을 DUV가 아닌 좀 더 발전된 EUV설비로 만들어서 TSMC를 넘어섰다고 자랑했지만, 빅테크 구매사들이 등을 돌렸다. 수요가 없어짐. 애플과 퀄컴이 떠났고, 삼성에 새로 물량을 줬던 NVIDIA까지 다시 떠나갔다. 신기술을 도입하며 수율이 안나온 것이 원인이였다.
10만전자를 달려가던 삼성전자가 7만, 6만 하는 이유가 이러한 이유가 클 것으로 예상된다. 수요가 없으면 주가도 하락;;

새로운 공정개발 - 업그레이드 삼성전자 FinFET >> MBCFET

현재 반도체는 몇 나노 몇 나노 하면서 낮은 쪽으로 경쟁하고 있지만 너무 선이 얇아지면 전자가 통제가 안되어 문제가 생긴다. 기존 1세대 면위에 만들어지는 공정에서 2세대 핀펫(FinFET)이라는 공정이 나왔다. 기존의 평판 공정에서는 한쪽 면만 접했지만 가운데 물고기 지느러미 처럼 올려서 안정성을 높이는 기술이다. 선폭은 안줄였지만 성능이 개선되는 효과가 발생했다. 삼성은 14nm부터 핀펫 공정기술을 도입하였다.

여기서 더 업그레이드되는 공정이 MBCFET이다. FinFET은 3면을 접하고, MBC공정은 가운데를 통과하면서 4면을 접하고 있어서 이론상 보다 더 안정적이고 성능이 좋을 수 밖에 없다.

** MBCFET은 삼성전자가 가지고 있는 특허이다.

내년에 양산을 노리고 있는 3나노가 변곡점일 것으로 보인다. TSMC 역시 FinFET으로 3나노에 도전하고 있으며, 삼성전자는 MBCFET 방식으로 도전중이다. 삼성전자가 내년 상반기에 MBCFET 나노시트 방식으로 양산을 시작하고 TSMC는 FinFET방식으로 3나노 양산을 상반기에서 하반기로 미뤘다. TSMC가 단순하게 공정 연기인지 아니면 FinFET방식의 공정 한계에 부딛힌 것인지가 중요한 포인트이다. 사실 두 회사 모두 3나노에 성공했다고 하더라도 방식의 차이에 따라서 성능 비교도 재밌게 볼 수 있을 것이다. 2022년에 3나노 양산의 결과에 따라서 삼성전자 방향이 정해지지 않을까 싶다.

3줄 요약
1. 전세계 반도체 전쟁 중에 몇몇 애들 꼬꾸라짐
2. 살아남은 삼성과 TSMC가 3nm 양산에서 격돌예정
3. 15만전자 or 6만전자