D램을 대체할 수 있는 차세대 메모리반도체 ‘M램’과 ‘Re램’등을 놓고 삼성전자와 SK하이닉스의 기술경쟁에 속도가 붙고 있다.

인공지능 등 신기술 발달로 고성능 반도체 수요가 본격적으로 급증하고 있기 때문이다.

하지만 대만 TSMC와 인텔, 글로벌파운드리 등 시스템반도체기업도 차세대 메모리 개발에 속속들이 뛰어들고 있어 시장선점을 위한 경쟁이 치열하게 벌어질 것으로 전망된다.

◆ 차세대 메모리 경쟁 치열해져

18일 외신을 종합하면 글로벌 반도체기업들의 기술경쟁에서 차세대 메모리반도체가 점차 중심으로 자리잡고 있다.

대만 TSMC는 최근 2분기 실적을 발표하며 미래 성장동력을 M램과 Re램 등 메모리반도체로 꼽았다. 주력사업인 시스템반도체 위탁생산에서 영역을 더욱 넓히고 있는 것이다.

TSMC는 인공지능 등 신기술을 적용하는 시스템반도체에 빠른 성능을 갖춘 메모리반도체 탑재가 필수적이라고 보고 있다. 위탁생산 경쟁력을 더욱 높이기 위해 기술개발에 적극 나서는 셈이다.

TSMC에 이어 글로벌 위탁생산시장에서 상위권을 차지한 글로벌파운드리와 UMC, SMIC도 일제히 차세대 메모리 개발에 속도를 내고 있다. 지금과 같이 메모리반도체 공급을 외부업체에 의존하는 전략으로 한계를 맞고 있기 때문이다.

M램, Re램과 같은 차세대 메모리반도체는 시스템반도체를 생산할 때 일체형으로 탑재되는 형태로 적용된다. 연결성을 높이고 구동을 최적화해 성능을 높이기 위한 목적이다.

현재 모바일과 PC, 서버 등에 널리 사용되는 D램은 속도가 빠르지만 정보를 저장할 수 없는 특성을 갖추고 있다. 따라서 속도가 느리지만 저장능력을 갖춘 낸드플래시와 주로 함께 사용된다.

M램은 D램보다 속도가 빠르면서도 정보를 저장할 수 있고 크기를 더 소형화할 수 있으며 Re램은 낸드플래시와 더 가깝지만 속도와 수명이 훨씬 길어 D램의 장점도 갖춘 반도체다.

인텔의 경우 유사한 개념이지만 독자적인 기술규격의 ‘크로스포인트’ 메모리를 연말까지 글로벌 고객사에 본격적으로 공급할 계획을 갖춰 글로벌 기업 가운데 가장 앞서나가고 있다.

시장조사기관 욜디벨롭먼트에 따르면 M램과 Re램, 크로스포인트를 포함한 차세대 메모리 시장규모는 2022년까지 연평균 106%의 증가세를 보이며 4조 원 이상으로 성장할 것으로 추정됐다.

욜디벨롭먼트는 “차세대 메모리는 현재의 D램과 낸드플래시를 일부 대체하거나 독자적인 시장을 구축하며 반도체업계의 판도를 바꿔낼 만한 잠재력을 갖추고 있다”며 “하드디스크가 낸드플래시로 대체되는 것과 같은 변화가 일어날 수 있다”고 내다봤다.

차세대 메모리는 주로 사물인터넷과 웨어러블기기 등 소형기기와 고성능 반도체가 요구되는 서버와 자율주행차 등에 탑재될 것으로 예상된다. 모두 성장잠재력이 높은 사업분야로 꼽힌다.

◆ 삼성전자 SK하이닉스 경쟁력 갖출까

삼성전자와 SK하이닉스는 D램과 낸드플래시 중심의 메모리반도체시장에서 장기간 상위권을 차지하며 지배력을 자랑하고 있다. 신산업 발달로 고성능 반도체 수요가 늘며 수혜가 집중될 기업으로 꼽힌다.

하지만 시스템반도체 전문기업들이 개발에 뛰어든 차세대 메모리가 점차 시장진입을 확대하며 기존의 메모리반도체 수요를 대체할 경우 완전히 새로운 경쟁판도에 놓여 성장을 자신하기 어렵다.

삼성전자는 이미 자체개발한 M램을 탑재한 시스템반도체 공정을 내년부터 위탁생산에 적용하겠다고 밝히며 고객사 확보에 들어간 단계다. 하지만 TSMC와 인텔 등 경쟁기업들의 기술력 수준을 아직 가늠하기 어려워 경쟁력 확보를 낙관할 수 없다.

삼성전자는 기존 메모리반도체와 달리 M램 관련기술의 경우 대부분 2011년 외부업체를 인수해 확보한 만큼 비교적 기술력이 뒤처질 수 있다. 미국 IBM도 기술개발에 협력하고 있다.

SK하이닉스의 경우 약 10년 전부터 M램과 Re램 등을 개발하고 있지만 차세대 메모리 경쟁기업과 달리 고성능 시스템반도체 생산능력을 갖추지 못해 다소 불리한 입장이라는 평가를 받는다.

SK하이닉스는 이런 약점을 극복하기 위해 최근 분사한 반도체 위탁생산 자회사 SK하이닉스시스템IC가 대만 위탁생산 기술업체인 이메모리의 지적재산권을 공유할 수 있는 계약을 맺은 것으로 알려졌다. M램 등의 공급확대를 위해 위탁생산 기술력 강화에 본격적으로 나서는 것으로 분석된다.

이메모리의 기술은 TSMC와 글로벌파운드리 등 주요기업의 생산공정에 모두 적용되고 있다. SK하이닉스가 차세대 메모리반도체에서 위탁생산 전문업체와 협력을 추진할 가능성이 높아졌다는 관측도 나온다.

박성욱 SK하이닉스 부회장은 최근 반도체 관련행사에서 “사물인터넷과 웨어러블 등 신산업의 발전에 맞추려면 결국 D램과 낸드플래시의 기술향상과 차세대 메모리반도체 개발이 모두 필수적”이라며 “M램 개발을 열심히 하고 있다”고 말했다. [비즈니스포스트 김용원 기자]