"중국 CXMT의 4F² 선전포고…삼성·SK하이닉스 위협인가"

메모리 반도체 시장의 패권이 요동치고 있다. AI 데이터센터 투자 확대로 삼성전자와 SK하이닉스가 역대급 호황을 누리고 있지만, 중국 후발 주자들의 기술 추격 속도가 예상보다 빨라지며 시장의 불확실성이 커지는 양상이다.

언더스탠딩 : 세상의 모든 지식이 전한 고려대학교 신창환 교수의 분석에 따르면, 최근 중국 반도체 기업 CXMT가 차세대 D램 기술인 '4F²(포에프스퀘어)'를 앞세워 서버용 시장 진출을 예고하며 시장의 긴장감을 높이고 있다. 이는 단순한 기술 발표를 넘어, 지난 10년간 적자의 늪에서 허덕이던 중국 기업들이 한국 기업이 구축한 메모리 공급 질서에 도전장을 내민 것으로 풀이된다.

트랜지스터 수직 세우는 '4F²' 기술, 중국의 승부수인가

최근 화두가 된 4F² 기술의 핵심은 트랜지스터를 수직으로 세워 집적도를 높이는 것이다. 기존 D램은 트랜지스터가 수평으로 누워 있어 차지하는 면적이 컸으나, 이를 수직으로 세우는 '3D 구조'를 채택하면 동일 면적에 더 많은 셀을 집어넣을 수 있다. 신창환 교수는 "6F²(식스 에프 스퀘어) 구조에서 트랜지스터를 수직화해 면적을 줄인 것이 4F²의 핵심"이라며 "이론적으로 미세화의 한계치에 다다르는 기술"이라고 설명했다.

D램의 정보를 저장하는 단위인 비트(Bit)는 전자가 캐패시터(축전기)에 갇혀 있는지 여부에 따라 0과 1로 결정된다. 현재의 기술은 캐패시터가 원통형으로 길게 솟아 있는 구조를 취하고 있다. 4F² 기술은 이 캐패시터뿐만 아니라 전자의 흐름을 제어하는 '수도꼭지' 역할의 트랜지스터까지 수직으로 세우는 방식이다. 신 교수는 "트랜지스터를 수직으로 세워 면적을 줄임으로써 6F²에서 4F²로 내려온 것"이라고 기술적 변화를 설명했다.

중국 CXMT가 이 기술을 먼저 언급하며 서버용 D램 시장을 겨냥하는 이유는 명확하다. 신 교수는 "중국의 주요 고객사로 추정되는 화웨이 등이 요구하는 고용량·고사양 스펙을 맞추기 위해서는 기존 방식(6F²)으로는 한계가 있기 때문"이라고 분석했다. 즉, 미세 공정 기술(F값)을 극한으로 줄이기 어려운 상황에서 구조적 변화를 통해 집적도를 확보하려는 전략이다. 영상에서는 CXMT가 11nm급 수준의 집적도를 구현했다고 알려진 점을 언급하며, 이것이 실제 양산 단계에서 선두 업체와 비교해 어느 정도의 집적도(EPS)를 보이는지는 실제 칩이 출시된 후 분석이 필요하다고 덧붙였다.

다만 신 교수는 중국의 기술적 우위를 단정하기엔 이르다는 신중한 입장을 보였다. 그는 "삼성전자와 SK하이닉스 역시 이미 관련 기술을 학술대회(ISSCC, VLSI) 등을 통해 발표하며 기술력을 증명해 왔다"며 "중국이 먼저 양산을 시도한다고 해서 기술이 앞서 있는 것은 아니다. 실제 경쟁력은 미세공정 수준과 양산 능력, 그리고 수율에 달려 있다"고 강조했다. 특히 삼성전자는 올해 2월 ISSCC에서, SK하이닉스는 작년 일본 VLSI 학회에서 관련 기술을 이미 선보인 바 있다.

이익 규모 커질수록 커지는 '후발 주자'의 기회

현재 삼성전자와 SK하이닉스가 누리는 막대한 이익은 역설적으로 중국 등 후발 기업들에게 성장의 발판을 제공하고 있다. 2017~2018년의 호황기와 비교해 현재 메모리 3사의 이익 규모는 10배 이상 커졌다. 신 교수는 "메모리 가격 상승은 후발 주자들이 적자에서 벗어나 연구개발(R&D)과 설비 투자(CAPEX)를 할 수 있는 자금을 마련해 주는 셈"이라고 지적했다.

이러한 자금력을 바탕으로 중국 반도체 기업들은 '반도체 굴기'를 가속화하고 있다. 단기적으로는 한국 기업들이 압도적인 이익을 바탕으로 시장을 주도하며 주가 반영, 배당, 설비 투자 등의 혜택을 누리겠지만, 3~5년의 장기적 관점에서는 기술적 야망을 가진 기업들이 패권에 도전할 기회를 얻게 된다는 것이 신 교수의 진단이다.

미국 압박과 공급 과잉, 변수는 여전히 존재

시장 전망은 낙관적이기만은 않다. 향후에는 미국의 정치적 압박과 공급 과잉에 따른 가격 하락 위험이 도사리고 있다. 신 교수는 "한국 반도체 기업이 지나치게 높은 이익을 거둘 경우, 미국 기업들의 부담을 줄이기 위해 미국의 가격 인하 압박이나 증설 요구가 커질 수 있다"고 설명했다. 또한 미중 관계가 개선될 경우 중국 반도체의 해외 시장 진출이 쉬워져 한국 기업에 불리하게 작용할 가능성도 존재한다.

공급 측면의 변수도 크다. 삼성전자와 SK하이닉스가 이익 감소를 감수하면서도 국내외에 팹(Fab)을 증설하려는 이유는 '증설을 하지 않았을 때의 불리함'이 더 크기 때문이다. 반도체 공급은 늘리는 데 오랜 시간이 걸리지만, 고객사의 주문은 단기간에 취소될 수 있어 현재의 호황이 언제든 꺾일 수 있다는 위험이 존재한다. 따라서 기업들은 증설을 통해 얻는 이득이 하지 않음으로써 생기는 불리함보다 크다고 판단할 경우 투자를 강행하게 된다.

결국 한국 반도체 산업의 생존 전략은 '범용 제품'에서 '고객 맞춤형 고성능 메모리'로의 전환에 있다. 신 교수는 "HBM(고대역폭메모리)처럼 엔비디아, TSMC 등과 공동으로 제품을 설계하는 역할을 강화해야 한다"며 "이를 통해 중국의 저가 물량 공세와 극심한 경기 변동성에서 벗어날 수 있는 해법을 찾아야 한다"고 제언했다.

출처: 언더스탠딩 : 세상의 모든 지식 유튜브 「"한국 반도체만 100조씩 번다? 미국이 가만두지 않을 겁니다" 삼성전자·SK하이닉스가 이익 줄어들 걸 알면서도 공장 짓는 진짜 이유 (고려대」