중국 창신메모리테크놀로지(CXMT)와 양쯔메모리테크놀로지(YMTC)의 거센 추격에 삼성전자와의 메모리 반도체 기술 격차가 빠르게 좁혀지고 있다는 분석이 제기되고 있다. CXMT 등의 물량 공세로 범용 D램 시장이 중국 업체들에 잠식당한 가운데, 삼성전자가 시장 1위로 자리매김했던 낸드플래시 메모리 기술력도 YMTC에 따라잡혔다는 평가를 받고 있다. 일각에서는 삼성전자의 차세대 메모리 개발이 지지부진한 것으로 알려지면서 연구개발(R&D)과 제품 개발 등 전략 수정이 불가피하다는 주장도 나온다.
27일 업계에 따르면, 삼성전자 DS(반도체)부문은 차세대 제품 및 공정 기술 개발에 어려움을 겪고 있는 것으로 전해졌다. 삼성전자는 400단대 등 차세대 낸드플래시 양산을 앞두고 핵심 공정인 ‘하이브리드 본딩’과 관련해 중국 YMTC의 공정 특허를 사용하기로 결정했다. 하이브리드 본딩은 웨이퍼와 웨이퍼 사이에 돌기 역할을 하는 범프 없이, 이를 직접 붙이는 기술이다. 첨단 D램 사업에서는 최선단 10㎚급 6세대(1c) D램의 재설계를 진행 중이며, 차세대 10㎚급 7세대(1d) D램 개발도 녹록지 않은 것으로 파악되고 있다.
◇ 낸드마저 中 추격 허용… “R&D·제품 개발 등 전략 수정해야”
삼성전자가 400단대 낸드플래시 양산을 앞두고 YMTC의 하이브리드 본딩 특허를 활용하기로 결정하면서, 차세대 공정 기술력에서는 YMTC가 우위를 점했다는 분석이 나온다. 그동안 YMTC는 낸드 시장에서 두각을 드러내지 못했다. 삼성전자는 지난해 3분기 기준 글로벌 낸드플래시 시장에서 35.2%의 점유율로 1위를 차지했고, SK하이닉스는 20.6%의 점유율로 2위에 올랐다. YMTC의 점유율은 5%를 밑돌고 있다.
하지만 YMTC가 하이브리드 본딩 기술 개발에 집중하면서 상황이 달라졌다. YMTC는 기존 적층 공법을 개량하는 데 집중했던 삼성전자·SK하이닉스와 달리 최근 몇 년간 3차원(D) 낸드용 하이브리드 본딩 기술 상용화에 주력했다. YMTC가 ‘Xtacking(엑스태킹)’이라고 이름 붙인 하이브리드 본딩 기술은 낸드 적층 단수가 400단대에 접어들면서 기존 공법이 한계에 부딪히자, 이를 대체할 핵심 공정 기술로 급부상했다. 현재 삼성전자와 SK하이닉스가 양산 중인 낸드는 각각 286단, 321단이다.
박재근 한양대 융합전자공학부 교수는 “그동안 삼성전자와 SK하이닉스는 낸드 적층에 주로 활용됐던 실리콘관통전극(TSV)에 집중해 왔다”면서 “YMTC는 4~5년 전부터 선제적으로 하이브리드 본딩에 대한 기술 개발에 주력하면서 차세대 낸드 공정 관련 기술력에서 앞섰다고 볼 수 있다”고 했다. 삼성전자 고위 관계자는 “차세대 제품 개발 및 공정 등에서 경쟁사에 추격을 허용하고 있다는 것은 R&D부터 차세대 제품 기획 등 전략 수정이 불가피하다는 것”이라고 말했다.
◇ D램 경쟁력도 ‘흔들’… “1c는 재설계, 1d 개발도 더뎌”
문제는 삼성전자 반도체 사업의 기둥 격인 첨단 D램 기술 경쟁력도 흔들리고 있다는 점이다. 삼성전자는 최근 최선단 D램인 1c D램 칩의 재설계를 결정했다. 10㎚급 첨단 D램은 세대를 거듭할수록 미세 공정이 적용돼 크기는 줄어들고 성능과 전력 효율은 개선된다. 현재 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론 등은 1a·1b D램을 주력 제품으로 시장에서 경쟁하고 있고, 1c D램 시장 선점을 위해 제품 개발에 총력을 기울이고 있다.
1c 재설계 결정으로 삼성전자는 첨단 D램 사업에서 시장 선점이 어려워질 가능성이 커졌다. D램을 전면 재설계할 경우 회로를 다시 설계하는 데 상당한 시간이 소요되고, 이를 양산하는 데 필요한 마스크 등 부품 재설계도 추가로 진행해야 하기 때문이다. 세계 메모리 반도체 시장 3위 기업인 미국 마이크론은 25일(현지시각) 1c D램 샘플을 고객사에 공급했다고 발표하는 등 삼성전자를 앞서가고 있다.
1c D램 개발이 차질을 빚을 경우 삼성전자의 6세대 고대역폭메모리(HBM4) 사업도 치명타를 입을 것으로 보인다. 삼성전자는 5세대 HBM(HBM3E) 시장까지 SK하이닉스에 주도권을 뺏기면서 인공지능(AI) 반도체 시대에 뒤처져 있다는 평가를 받았다. 이에 삼성전자는 지난 세대의 부진을 만회하기 위해 HBM4에 1c D램을 적용하는 승부수를 띄웠다. 경쟁사인 SK하이닉스는 자사 HBM 제품에 1b D램을 활용할 계획이다.
여기에 차세대 1d D램 기술 개발도 예상보다 더딘 것으로 전해졌다. 반도체업계 관계자는 “당초 삼성전자가 1d D램의 회로 선폭을 10.3㎚~10.4㎚ 수준으로 줄이는 것이 목표였던 것으로 추정된다”면서 “하지만 현재 기술로 이를 구현하는 데 한계가 예상된다”고 했다.
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