삼성 반도체 제국, 위기인가 기회인가

삼성전자는 설계, 파운드리, HBM, 패키징 역량을 한 지붕 아래 갖춘 세계 유일의 종합 반도체 기업이다. 이같은 구조는 이론적으로는 완벽한 형태를 지닌다.

그러나 삼성전자는 설계 분야에서 엔비디아에, 파운드리 분야에서는 TSMC에 크게 밀려 점유율이 낮은 상태다. TSMC의 파운드리 점유율이 약 70%에 달하는 반면, 삼성전자는 약 7%에 그치며, HBM 시장에서도 SK하이닉스의 추격을 받는 상황이다.

TSMC는 파운드리 시장에서 약 70%의 점유율과 높은 마진을 독점적으로 유지하고 있다. 여기에 더해 첨단 패키징 기술인 CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)를 통해 AI 가속기 시장에서 압도적인 우위를 점한다.

엔비디아와 SK하이닉스 등 많은 기업이 AI 가속기를 만들기 위해 TSMC의 CoWoS 패키징을 반드시 거쳐야 하므로, 이들에게 수익성 압박으로 작용한다. TSMC는 2.5D 및 3D 패키징 기술에서도 독보적인 위치를 차지하고 있다.

AI 가속기 수요가 급증하면서 TSMC의 CoWoS 첨단 패키징 생산 능력 증설 속도보다 수요 증가 속도가 훨씬 빨라 병목 현상이 심화되고 있다.

이에 인텔의 EMIB(Embedded Multi-die Interconnect Bridge) 기술이 2.5D 패키징의 강력한 대안으로 급부상한다. 또한 ASE, 엠코테크놀로지 같은 OSAT(외주 반도체 조립 및 테스트) 업체들의 첨단 패키징 외주 물량이 늘어나는 추세다. TSMC도 CoWoS를 넘어 SoIC 등 차세대 패키징 기술로 영역을 확장한다.

구글은 미디어텍이 설계하고 인텔의 공정을 기반으로 생산되는 TPU 8세대 '후모피시'를 통해 TSMC 의존도에서 벗어나려는 움직임을 보인다.

아마존 웹 서비스(AWS) 역시 인텔의 EMIB 기술을 테스트 중인 것으로 알려졌다. SK하이닉스와 마이크론 또한 HBM 베이스 다이 생산처를 다변화하며 TSMC 독점에 대한 대응력을 높이고 있다.

베트남 테스트 전용 팹에 16억 달러를 투자해 장비 1,600대를 셋업하는 가운데, 온양과 천안 팹의 범용 라인도 첨단 패키징 공정으로 전환한다. 온양에는 6조 원을 투입해 HBM 신규 공장을 착공했다.

또한 베트남 테스트 전용 팹에 16억 달러를 투자하여 1,600대의 장비를 셋업하는 등 첨단 패키징 역량 강화에 박차를 가한다.

삼성전자의 HBM 투입 웨이퍼 수는 올해 월 18만 장에서 내년 24만 장으로 확대될 계획이다. HBM 점유율의 실제 확대 여부가 삼성의 기술 경쟁력을 가늠하는 핵심 지표로 작용한다.

아울러 첨단 공정 파운드리 분야에서 테슬라 등 빅테크 기업의 프로젝트를 얼마나 수주하는지가 중요하다. 차세대 HBM(12단~20단) 생산을 위한 하이브리드 본딩 공정 확보 또한 삼성의 경쟁력에 큰 영향을 미칠 전망이다.

인텔은 서버용 CPU에 집중하면서 DDR5 수요 폭증에 따른 가격 상승을 전망한다. 인텔은 B2C 시장보다는 B2B 시장에 관심을 두기 때문이다.

반면 에이서는 PC용 레거시 메모리(DDR4) 공급 확대로 가격이 점진적으로 하락할 것으로 예측한다. 이는 중국 CXMT의 DDR4 물량 밀어내기가 레거시 메모리 가격에 영향을 미치기 때문이다.

결과적으로 서버용과 PC용 시장의 수급 상황이 달라 메모리 가격 전망이 엇갈리는 온도 차를 보인다.

내년부터 온디바이스 AI 구현을 위해서는 최소 12GB DRAM이 필요하다. 이에 따라 패키지 온 패키지(PoP) 방식에서 사이드 바이 사이드(Side-by-Side) 방식으로 메모리 구조 변화가 나타난다.

이러한 고성능 메모리 수요 증가로 하이엔드 스마트폰용 메모리는 여전히 공급 부족 현상이 지속될 전망이다.

중국 CXMT의 월 생산 능력은 연말까지 36만 장으로 증가할 것으로 예상된다. 이는 마이크론과 유사한 생산 규모이다.

하지만 CXMT의 양품 비중은 40% 미만으로 추산돼 실제 시장 공급량에는 한계가 있다. 중국 정부 자금 외 자체 이익 창출을 통한 투자 여력 확보도 중요한 과제로 남는다.

메모리 3사는 B2B AI 인프라 수요의 견조함에 힘입어 당분간 실적 호조를 유지할 것으로 전망된다. 이들 기업은 대부분의 자원을 B2B 시장에 집중하고 있다.

그러나 B2C 시장의 약세는 전반적인 투자 심리를 악화시키는 요인으로 작용한다. 물량(Q) 사이클이 본격화될 경우 주가가 반등할 변수가 존재하지만, B2C 시장의 회복 여부가 관건이 될 것으로 보인다.

온디바이스 AI 시장에서는 키밸류 캐시(KV Cache) 용량 확보가 필수적이므로, 애플과 같은 구매자는 메모리 증설에 대한 필요성이 커진다. 이는 메모리 제조사에게 유리한 환경을 조성한다.

과거에는 애플과 같은 대형 구매자들이 가격 협상에서 우위를 점했지만, 현재는 메모리 제조사가 B2C 물량 공급 우선순위를 낮추며 애플이 메모리 가격 인상폭을 수긍하는 구조로 변화했다. 이는 갑을 관계가 역전된 상황을 보여준다.

코스피는 고점 대비 33% 하락했고, 특히 하이닉스는 60%, 삼성전자는 40~50% 폭락을 경험했다. 이처럼 이미 가격 레벨이 크게 낮아져 시장의 충격에 대한 내성이 강해진 상태다.

현재의 성장률 둔화와 P(가격) 하락이 주가에 미칠 부정적인 영향은 제한적일 것으로 보인다. 시장은 이미 낮은 가격 수준에 도달하여 추가적인 큰 폭의 하락은 어려울 수 있다.

단기적으로는 첨단 패키징 및 후공정 OSAT 관련주에 주목할 필요가 있다. 10월에서 11월 중에는 전공정 장비 수주가 본격화될 것으로 예상된다.

내년에는 신규 웨이퍼 공장 가동에 따른 투자 기회가 확대될 것으로 보여, 관련 소부장 기업들의 성장 가능성이 크다.

기존 투자자들은 성장률 둔화 시 시장 축소를 우려하는 경향이 있었다. 그러나 메모리 수요와 성장률이 함께 꺾이지 않는 새로운 사이클이 처음으로 나타날 가능성이 제기된다.

과거 인텔 사파이어 래피즈 출시 지연으로 인한 DDR5 투자 실패 경험처럼, 시장은 불확실성에 대비하여 신중한 접근이 필요하지만 새로운 성장 사이클에 대한 기대감도 존재한다.

TSMC의 코어스(CoWoS) 등 후공정에서 병목이 발생하면 메모리 수급이 타격을 입을 수 있다. 과거 CPU가 주원인이던 인프라 병목 현상은 이제 메모리로 옮겨갔다. 이로 인해 다른 아이템들이 손해를 보는 상황이 발생한다.

TSMC의 CoWoS와 같은 후공정에서 병목이 발생하면 메모리 수급에도 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이에 메모리 3사는 장기 공급 계약과 수요 확인을 통해 신중하게 생산 능력을 증설하고 있다.

현재 전력 공급도 AI 인프라 구축의 주요 병목 중 하나이다. 전 세계 컴퓨팅 수요의 70%와 공급의 50%를 담당하는 미국 내 전력망은 노후화되어 있다.

발전소 건설 등 전력 공급 증대는 단기간에 해결하기 어려운 문제다. 단기적으로는 메모리 부족이 가장 큰 병목 현상을 유발하지만, 장기적으로 전력망 문제도 AI 인프라 확장에 심각한 제약으로 작용할 전망이다.

반도체 공장 완공 시점의 시장 상황을 예측하기 어렵다는 점(1~2년 후)을 고려할 때, 중국 CXMT, YMTC 등의 B2B 시장 진입을 효과적으로 차단하는 전략이 필요하다.

미중 갈등 심화 속에서 기술 초격차를 유지하고, B2C 시장보다는 하이엔드 제품과 B2B 시장 위주의 점유율을 수성하는 것이 핵심 과제로 부상한다.

메모리 기업은 AI 생태계에 대한 이해를 높이고 데이터 기반의 의사결정 체계를 갖춰야 한다. 과잉과 부족 사이에서 적절한 균형을 찾는 TSMC식 전략을 참고해 수요의 지속 가능성을 정밀하게 검증할 필요가 있다. TSMC는 과잉과 부족 사이에서 적절한 균형을 찾는 전략적 태도를 유지한다.

메모리 기업 스스로도 AI 기술과 시장 생태계에 대한 이해도를 높여야 한다. 이를 통해 TSMC처럼 과잉 재고와 부족 현상 없이 최적의 생산 및 공급을 유지하는 균형 감각을 확보하는 것이 필요하다.