삼성전자(005930)가 하반기부터 차세대 제품인 10㎚(나노미터·10억분의 1m)급 6세대 D램에 대한 증설 투자에 나선다. 최근 10나노 6세대 D램 재설계라는 파격적인 결단 이후 수율을 크게 개선한 삼성전자가 ‘반도체 초격차’를 회복하기 위해 연구개발(R&D)에 이어 생산 시설 확대도 추진해 주목된다.
19일 반도체 업계에 따르면 삼성전자 반도체(DS) 부문은 평택 4공장(P4)에서 하반기부터 내년 2분기까지 10나노급 6세대 D램에 관한 설비투자를 이어간다. 가장 최근 준공된 P4에 새로 설치하는 10나노급 6세대 D램 생산라인은 12인치 웨이퍼 기준 월 8만 장 규모다. 평택 4공장의 전체 생산능력은 12인치 웨이퍼 기준 월 20만 장에 달하는데 지난해 준공 후 일부 공간에 낸드플래시를 생산하는 라인만 설치돼 있다. P4 내부에 D램 라인이 본격적으로 설치되는 것은 이번이 처음이다.
삼성전자가 내년 상반기까지 P4 생산능력의 40%를 차세대 D램으로 채우는 것은 상당한 사업 자신감을 반영한 것이라는 평가다. 삼성전자는 P4뿐 아니라 화성 17라인의 일부 D램 라인도 내년 초 월 1만 5000장 안팎의 10나노급 6세대 라인으로 전환할 계획을 세운 것으로 파악됐다.
삼성전자가 최근 R&D 과정에서 10나노급 6세대 D램의 테스트 수율이 크게 개선된 것을 확인하면서 양산 준비에 빠르게 나섰다는 해석이 나온다. 회사는 지난해 기술 문제와 수율 부진으로 차세대 D램 출시 계획을 미룬 바 있다. 그러나 전영현 삼성전자 부회장이 새로운 DS 부문 수장으로 지난해 5월 전격 선임된 후 차세대 D램 설계 구조를 전면 수정하는 파격적 결단으로 기술 개선을 도모했다. 업계 관계자는 “차세대 D램의 양산까지 가려면 일부 단계가 남아 있지만 삼성이 반도체 경쟁력의 빠른 회복을 위해 설비투자에도 적극 나설 것으로 안다”고 설명했다.
삼성, 차세대 D램 수율 개선되자 즉각 설비 투자…HBM4 양산도 청신호
인공지능(AI) 반도체 고대역폭메모리(HBM) 대응에 실패하며 SK하이닉스(000660)에 올 1분기 D램 1위를 내준 삼성전자가 독한 추격전에 나섰다. 차세대 D램 개발 과정에서 일정 수준 이상의 수율을 확보하자 지체 없이 바로 양산 체제에 돌입한 것인데 하루빨리 메모리 초격차를 회복하겠다는 의지가 엿보인다. D램은 HBM의 핵심 소재인 만큼 삼성전자가 연내 양산 목표를 세운 HBM4 개발에도 청신호가 켜졌다는 분석이다.
19일 업계에 따르면 지난달 삼성전자는 10㎚(나노미터·10억분의 1m)급 6세대 D램 웨이퍼 성능 실험에서 50~70%대 수율을 기록했다. 지난해 같은 제품의 수율이 채 30%에도 못 미쳤던 점을 고려하면 상당한 진전이다.
비결은 설계에 있다. 삼성 연구진은 칩의 효율성과 생산성을 높이기 위해 다양한 구조를 새롭게 적용했다. 당초 삼성전자는 지난해 말 10나노급 6세대 D램 양산을 계획했는데 설계 변경으로 이 스케줄이 1년 이상 늦춰질 수 있는 리스크를 감수하면서도 재설계에 뛰어드는 모험을 택했다. 결과적으로 이 결정은 기술 개선으로 이어지며 옳은 선택이 됐다.
삼성은 지체하지 않고 곧바로 양산 라인 투자에 나섰다. 양산을 위한 마지막 시험을 마쳤을 때 바로 생산에 들어갈 수 있도록 라인을 미리 구축하는 전략이다. 삼성이 보유한 풍부한 현금과 공정 노하우가 이같이 빠른 결정을 이끌었다. 업계 관계자는 “삼성전자는 SK하이닉스, 미국 마이크론테크놀로지에 비해 물적·질적 자원이 풍부하다”며 “‘규모의 경제’를 앞세워 원가 경쟁력을 끌어올린 뒤 물량으로 경쟁사를 압박하는 과거의 전략을 다시 쓸 수 있을지 주목된다”고 전했다.
이번 D램 양산은 연내 양산을 목표로 세운 6세대 HBM(HBM4) 경쟁력에도 큰 도움을 줄 것으로 전망된다.
이번에 투자하는 경기도 평택 4공장 D램 양산 라인에서 만든 제품은 모바일용(LPDDR)과 서버용으로 공급된다. HBM4에 쓰이는 10나노급 6세대 D램 생산 설비는 평택 3공장에 갖췄다. 업계 관계자는 “D램의 핵심인 기억 소자의 구조는 모바일·서버 D램과 대동소이하기에 HBM용 D램 완성도에도 긍정적 영향을 줄 수 있다”고 말했다. 삼성전자는 이번 D램 양산 성과를 토대로 향후 평택 3공장 HBM4용 공정에 유의미한 추가 투자에 나설 가능성이 점쳐진다.
삼성전자가 10나노급 6세대 D램 수율 달성과 동시에 양산 체제에 돌입한 데 비해 SK하이닉스는 좀 더 느긋한 모습이다.
경쟁사인 SK하이닉스는 지난해 8월 일찌감치 10나노급 6세대 D램 개발을 완료했다. 현재 SK하이닉스는 10나노급 6세대 D램 테스트 수율이 평균 80% 이상, 최대 90%까지 달성한 것으로 알려졌을 만큼 성공적인 수율을 기록한 것으로 전해진다. 다만 삼성과 달리 SK하이닉스는 당장 양산에 돌입하지는 않을 것으로 보인다. 당초 하반기부터 경기도 이천 M14 공장에 관련 설비를 채울 계획이었지만 내년 초로 미뤘고 이마저도 최대한 보수적으로 진행할 공산이 크다는 분석이 지배적이다.
이는 현재 주력인 5세대 고대역폭메모리(HBM3E)에 활용되는 D램인 10나노급 5세대 D램 생산에 주력하기 위한 판단으로 풀이된다. 올해는 생산 스케줄이 이미 잡혀 있는 만큼 주문 물량에 충실히 대응하겠다는 전략이다. 이미 HBM 분야에서 상당한 지배력을 확보해 서두르기보다는 내실에 집중하는 것으로 관측된다.
또 다른 업계 관계자는 “SK하이닉스는 아직 10나노급 6세대 D램에 대한 시장이 열려 있지 않다고 판단하는 반면 삼성은 기술 ‘초격차’ 회복에 대한 열망이 강해 지체 없는 투자를 진행하는 것으로 보인다”고 설명했다.
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