대한민국 경제의 중심축, 반도체는 올해에도 '초격차'를 지켜내며 국내 경제 성장을 주도했다. 메모리 반도체 1위, 비메모리와 소재·부품·장비(소부장) 부문에서도 비약적인 성장을 이뤄내며 반도체 산업 생태계도 대폭 강화하는데 성공했다.

그러나 미래 전망은 가혹하다. 초미세 공정 난이도 상승으로 경쟁력이 약화되는 사이, 중국이 주춤한 대신 반도체 종주국인 미국이 다시금 반도체 산업 육성에 나서면서 격차도 빠르게 좁혀지기 시작했다. 이재용 삼성전자 부회장은 1년여 수감을 끝내고 모처럼 떠난 북미 출장을 끝내고 '냉혹한 현실'이라 평가하며 주요 경영진을 대거 교체하는 대대적인 인사 개편을 단행할 정도였다.

◆ 반도체 강국 지켰지만

30일 업계에 따르면 삼성전자는 올해 전세계 반도체 시장 1위를 되찾을 전망이다. 매출액이 95조원으로 전년 대비 30% 이상 성장, 90조원 수준으로 예상되는 인텔보다 많은 수치다.

반도체 세계 1위를 이끈 원동력은 단연 메모리다. 옴디아에 따르면 3분기 D램 시장에서 삼성전자 점유율은 43.9%였다. 지난해 4분기 41%에서 올 들어 꾸준히 상승을 거듭했다. 낸드플래시 역시 점유율 34.5%로 압도적인 우위를 이어갔다.

비메모리 역시 선전했다. 전년보다 25% 가량 성장한 매출을 기록할 전망으로, 파운드리 사업부는 이미 2년치 물량 수주를 마무리한 것으로 알려졌다. 안정성을 크게 개선했고, 비메모리 공급난 영향도 있었다.

SK하이닉스 역시 올해 역대 최대 매출 달성이 유력하다. 전년 대비 40%에 가까운 성장으로 연간 매출이 40조원을 넘을 것으로 예상된다. D램 점유율은 3분기에 27.6%로 삼성전자에 이은 2위, 낸드 점유율은 13.6%로 3위를 차지했지만, 인수 작업이 마무리 단계로 접어든 인텔 낸드사업부(5.9%)를 합치면 2위인 키옥시아(19.5%)와 차이가 없다.

비메모리 부문에도 경쟁력을 강화했다. 공정을 늘리는 것뿐 아니라, 자회사인 시스템아이씨 투자를 확대하고 파운드리 업체인 '키파운드리' 인수도 단행했다.

DB하이텍 역시 비메모리 공급난 영향으로 수익성을 크게 높이는데 성공했다. 전장 반도체를 비롯해 8인치 웨이퍼에서 주로 만들어지는 반도체 가격이 뛴 결과다.

반도체가 국내 경제에서 차지하는 비중도 더 높아졌다. 올 들어 11월까지 반도체 수출액이 전체에서 차지하는 비중은 19.7%에 달했다. 코로나19 이전인 2019년(17.3%)보다 더 많다.

소부장도 함께 성장했다. 삼성전자와 SK하이닉스가 상생 노력을 통해 협력사 경쟁력을 대폭 끌어올린 가운데, 정부까지 지원을 아끼지 않으면서 핵심 소재 국산화도 완성 단계로 접어들었다.

◆ 빨라지는 추격

문제는 미국이다. 반도체 종주국이면서도 반도체 생산에서 만큼은 대만과 한국에 주도권을 빼앗긴 상황, 오랜 미중무역분쟁과 코로나19로 인한 반도체 공급난을 겪으면서 자국 반도체 산업 육성에 힘을 쏟기 시작했다.

대표 주자는 인텔이다. 인텔은 반도체를 처음 발명한 회사로, 그동안 자체 제품만 설계해 양산하는 'IDM'으로만 사업을 꾸려왔다. 그러나 최근 'IDM2.0'이라는 이름으로 다시 파운드리 사업을 육성하기로 하면서 비메모리 반도체 시장에 출사표를 던졌다.

인텔은 이미 한 단계 앞선 양산 기술을 가진 것으로 잘 알려져있다. 파운드리 사업 계획에도 미세 공정을 자체 기준으로 바꾸고, 2925년에는 2나노 미만 수준의 18A(옹스트롬)까지 시도하겠다고 나섰다. ASML과 차세대 EUV 장비 도입까지 마무리 했다는 설명이다.

비메모리뿐 아니다. 미국 마이크론은 올 초 삼성전자와 SK하이닉스에 한 발 앞서 4세대 10나노급 D램을 양산하며 '세계 최초' 타이틀을 뺏었다. 삼성전자와 SK하이닉스와는 달리 EUV 공정이 아닌 ArF 공정을 사용했지만, 업계에서는 메모리 기술 격차가 그만큼 줄었다는 의미로 보고 있다.

◆ 초격차를 지켜라

국내 반도체 업계도 대책 마련에 나섰다. 초미세 공정 개발에 박차를 가하는 것은 물론, 사업과 조직 개편까지 단행하면서 '초격차' 사수에 나설 계획이다.

당장 삼성전자는 3나노 양산 계획을 내년 상반기로 앞당겼다. 업계 1위였던 TSMC도 앞서나간다는 포부다. 2025년까지 2나노에 진입하면서 인텔을 견제하는 목표도 수립했다.

특히 삼성전자 3나노 공정은 게이트 올 어라운드(GAA) 기술을 도입해 TSMC보다 앞선 것으로 평가받는다. GAA는 전류를 종전에 사용하던 핀펫과 같이 3면이 아닌 4면 모두를 활용하는 방식으로 성능과 효율을 대폭 제고할 수 있다. TSMC는 3나노에까지는 핀펫을 적용하는 것으로 알려져있다. 인텔이 '리본펫'이라는 이름으로 추격하는 정도다.

미국 텍사스주에 새로 만드는 파운드리 팹도 삼성전자 초격차에 있어서는 핵심이다. 주요 팹리스가 모여있는 미국 현지에서 운영하는 초미세 공정 양산 시설인 만큼, 수주처를 확대하는데 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 내년 착공해 2024년 가동을 예상하고 있다.

메모리에서는 D램 공정 명칭을 14나노로 바꾸며 구체화한 가운데, 다시 격차를 벌려나가려는 모습이다. 이미 EUV 공정이 안정화된 만큼 차세대 제품 양산에서는 무난히 '세계 최초'를 되찾을 가능성이 높다. HBM이나 PIM과 같은 고성능 제품과, 멀게는 3D D램까지 양산을 준비 중이다.

낸드 역시 내년 초 처음으로 더블 스택을 도입한 176단 V낸드를 양산하게 된다. 이후부터는 200단 이상 낸드도 발빠르게 내놓을 것으로 예상된다. 낸드 적층 핵심인 구멍을 뚫는 기술도 업계에서 최고 수준이다.

SK하이닉스도 D램 시장에서 삼성전자에 이은 2위를 고수하는 가운데, 인텔 낸드 사업부 인수를 성공시키며 사업 안정성을 확보하는데 성공했다.

특히 SK하이닉스는 SSD 컨트롤러 등 솔루션 분야에서 많은 특허와 기술을 가진 인텔 낸드 사업부를 통해 메모리 솔루션 분야에서 높은 시너지 효과를 기대하는 모습이다. 양산 뿐 아니라 후공정 분야에서도 많은 발전이 예상된다.

비메모리 육성도 SK하이닉스의 핵심 미래 산업이다. 올해 키파운드리 인수 등 8인치 웨이퍼 공정을 대폭 확대했으며, 이미지 센서와 전장 반도체 등에서 삼성전자가 없는 틈새 시장을 공략하고 있다. 앞으로는 미세 공정 수준도 점차 높이면서 제품군을 확대할 전망이다.