세계 반도체 시장이 2016년 하반기 이후 D램 메모리 반도체 주도의 연속 상승국면을 이어가면서 호황국면을 지속하고 있다.

세계 반도체 시장이 호황인 이유는 스마트폰, 빅데이터, 사물 인터넷(IoT) 등의 반도체 수요가 크게 증가하고 고용량 데이터 처리를 위한 D램 등 메모리 반도체 수요를 공급이 따라가지 못하면서 D램 주도의 호황국면이 지속되고 있는 것이다.

앞으로 이 호황국면이 언제까지 지속될지 세인들의 관심이 쏠리고 있다. 업계 관계자들은 일단 세계 반도체 시장이 내년 상반기까지는 호황세를 이어 갈 것으로 보고 있다. 주요 예측 기관도 2018년 말 또는 2019년 상반기까지 지속될 것으로 예상하고 있다.

이는 메모리 반도체의 수요 증가가 지속되는 가운데 공급 증가에도 불구하고 수요 및 공급이 비슷하게 유지될 것으로 예상되기 때문이다.

장기적으론 반도체 시장의 2/3를 차지하는 비메모리 반도체 수요가 성장세를 뒷받침하겠으나 D램 수요 둔화 및 공급 확대로 현재의 호황국면이 지속되기는 어려울 것이란 전망에 무게가 실리고 있다.

반도체 사업이 우리경제에서 차지하는 비중이 매우 큰 만큼 최근 한국은행이 발표한 “세계 반도체 시장의 호황 배경 및 시사점” 보고서를 통해 세계 반도체 시장의 흐름을 살펴보고 우리 경제에 미치는 시사점에 대해 모색해 본다. <편집자 주>

● (개 요)  

2017년 세계 반도체시장(4,122억달러)은 전년대비 22% 성장하며 2016년 2/4분기 이후 6분기 연속 증가세를 지속하고 있다.

최근의 반도체시장 호황은 2000년 이후 네 번째이며, 글로벌 금융위기 직후 세 번째 상승기를 제외하면 매출액 분기 상승폭이 최고 수준이다.

2016년부터 세계경제의 회복세와 더불어 사물인터넷(IoT), 통신기기, 서버용 수요 및 IT 인프라 투자 증가로 반도체 수요가 크게 증가한 반면 공급여력은 이에 미치지 못하면서 반도체 가격이 급등했다. 

특히 2017년 메모리 반도체 가격*이 37.3% 상승(전년대비)하고 매출이 64.3% 증가하며 메모리 반도체 주도의 호황 국면이 지속되고 있다.

● (품목별)

메모리 반도체가 높은 성장세를 이어가는 가운데 비메모리 반도체도 완만한 성장세를 시현되고 있다.

세계 반도체시장의 30.1%(2017년)를 차지하는 메모리 반도체 시장은 D램의 급성장이 이번 호황을 주도하고 있는 것이다.

D램(메모리시장의 58.7%)은 서버용 수요 및 관련업계의 재고 확보 수요 등이 크게 증가하였으나 공급업체의 공정전환 등으로 인한 공급 부족이 지속되면서 수퍼호황을 구가하고 있는 상황이다.

낸드플래시(메모리시장의 38.1%)도 스마트폰용 고용량 제품수요 및 서버용 기업수요 증가 등으로 성장세가 확대되고 있다.

한편 세계 반도체시장의 69.9%를 차지하는 비메모리 반도체의 시장 규모도 완만한 상승세를 유지하고 있다.

● (생산업체별)

2017년 세계 반도체시장은 삼성전자가 14.6%, 인텔이 13.8%를 차지했으며 SK하이닉스, 마이크론, Qualcomm이 각각 6.3%, 5.5%, 4.1%를 점유했다. 특히 삼성전자는 메모리 반도체 호황에 힘입어 지난 24년간 시장점유율 선두였던 인텔을 제치고 세계 1위를 차지했다.

메모리 반도체 시장은 삼성전자, SK하이닉스 및 마이크론이 약 75%를 점유하는 과점시장이다. 비메모리 반도체 시장은 인텔이 20.2%를 점유하는 가운데 Qualcomm, Boradcom, Texas Instruments 등 점유율 10% 미만의 종합반도체기업 및 팹리스 업체들이 경쟁하는 구도다.

최근 메모리 반도체 업체들(삼성전자, SK하이닉스 등)이 메모리 반도체 호황에 따른 영업이익을 바탕으로 비메모리 반도체 분야로 사업영역을 확장했다. 2017년 삼성전자 및 SK하이닉스 영업이익은 각각 35조원, 13.7조원으로 전년대비 157%, 319% 증가했다.

● (국가별)

(생산) 메모리 반도체 시장은 한국과 미국이 전체 시장의 76%를 점유하고 있으며, 비메모리 반도체 시장은 미국이 약 70%를 차지한다.

메모리반도체 시장의 59%를 차지하는 D램의 경우 한국의 삼성전자와 SK하이닉스 및 미국의 마이크론이 과점체제를 형성하고 있다.

(소비) 중국이 2005년부터 최대 소비국가(2017년 비중 31.9%)이며, 그 다음으로 미국(21.5%), 유럽(9.3%) 및 일본(8.9%)의 순이다. 

중국은 IT제품 세계 최대 생산기지로 제품생산의 기초 소재가 되는 반도체의 소비량이 꾸준히 증가하고 있다.

(수요여건) 최근 빅데이터, 인공지능, IoT 등 4차 산업혁명 관련 반도체 수요가 크게 증가했다.
현실과 인터넷 가상공간이 네트워크로 연결되고, 집적 데이터의 분석 및 활용, 사물의 자동제어가 가능한 시대로 변화하고 있다. 

이와 동시에 데이터처리(data processing) 성능 향상을 위한 데이터센터 구축에 필요한 서버용 D램, 낸드플래시 등 메모리 반도체 수요가 크게 증가했다. 

광범위한 데이터로부터 필요한 정보를 얻기 위해 수치계산, 분류, 집계 등을 처리하는 것으로서 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등이 필수다. 또한 사물인터넷(IoT) 구축에 필요한 센서 및 광소재, 빅데이터의 연산·처리에 필요한 마이크로 컴포넌트 등 비메모리 반도체 수요도 증가했다.

● IoT 부문별 반도체 시장규모 전망(억달러) 주요 IT기업 데이터센터 추이

스마트폰 등 IT기기의 고사양화에 따라 내재되는 메모리 및 비메모리 반도체 수요도 확대됐다. IT기기당 저장용량 증가, PC 수요 회복, 태블릿PC 성장 등이 메모리 반도체 수요를 견인하고 있다. 

비메모리 반도체 수요도 차량용·산업용·사물인터넷 통신기기 제품 확산에 따라 센서류를 중심으로 증가하고 있다. 특히 D램 반도체에 대한 수요 급증이 최근 호황을 주도하고 있다. 

아마존, 구글 등의 IDC(Internet Data Center) 확충 및 서버의 데이터처리 성능 향상 등을 위한 서버용 D램 수요가 크게 증가했다. 

D램 수요는 크게 PC용, 모바일용, 서버용 및 기타  20~30% 가격이 높은 고사양·고집적 D램을 사용하고 있다.

IT 업체들은 빠른 처리속도, 낮은 소비전력 등을 이유로 전기료, 유지 보수비 등을 절감할 수 있는 고품질 D램을 선호한다.

통상 D램 수요는 스마트폰 및 기업 PC 교체 사이클에 크게 영향을 받아왔으나 최근 서버용 수요 강세 등으로 수요가 분산된 데다 고사양 D램의 경우 공급에 비해 수요가 급증했다.

● (공급여건)

메모리 반도체 시장의 공급능력이 주요업체의 공정 업그레이드에 따른 일시적 생산 감소 등으로 제한적이다.

특히 D램의 경우 설비투자와 공급 간 상당한 시차, 3개사 중심의 과점 시장 등도 공급 증가를 제약하는 요인으로 작용한다.

주요업체들이 D램 수요 증가에 따라 설비투자를 확장하였으나 반도체 공장의 착공에서 생산까지 통상 2년 내외 기간이 소요된다.

지난 10년간 2차례 가격인하 경쟁(치킨게임)을 거쳐 과점시장이 형성되면서* 과점업체들이 시장수요에 맞추어 공급능력을 확충하고 있다.

2006년 1차 치킨게임 후 키몬다(독일) 파산, 2010년 2차 치킨게임 후 엘피다(일본)가 마이크론에 합병되면서 삼성, SK하이닉스, 마이크론의 3개사가 D램의 92.7%를 공급(2016년)했다.

이에 따라 D램 시장은 수요 증가와 함께 높은 가격을 유지하고 낸드플래시의 경우 D램과는 달리 다수 업체가 경쟁하는 구도로 공급이 증가하여 가격이 소폭 하락하면서 D램에 비해 양호한 수급상황이 유지되고 있다.

비메모리 반도체 시장은 안정적인 수급여건이 지속되고 있다.

비메모리 반도체는 주문형 비율이 높고(2017년 42.8%) 많은 업체들이 용도별 분업 환경에서 경쟁하고 있어 수요 증가에도 초과공급 가능성이 낮은 편이다.

● 반도체시장의 호황 지속가능 여건 점검

세계 반도체시장은 2016년 하반기 이후 D램 메모리 반도체 주도의 호황 국면이 내년 상반기까지 이어갈 전망이다.

주요 예측기관도 현재의 호황이 2018년말 또는 2019년 상반기까지 지속될 것으로 예상된다.

이는 메모리 반도체의 수요 증가가 지속되는 가운데 공급 증가에도 불구하고 수요 및 공급이 비슷하게 유지될 것으로 예상되기 때문이다.

2018년 D램 및 낸드플래시 공급이 각각 23% 및 44% 증가하는 가운데 수요/공급 비율은 1.00 및 0.99 수준에서 벗어나지 않을 전망이다.

D램은 단기적으로 높은 시장가격 및 타이트한 수급상황 지속으로 반도체 시장의 호황을 주도해나갈 전망이다.

* D램 평균판매단가(4Gb 기준) 전망: 2017년 3.12달러 → 2018년 3.14달러(Gartner)

세계경제의 양호한 성장세 지속으로 인한 IT제품 및 서버 수요에 힘입어 2017년의 높은 수요 흐름이 지속될 것으로 예상된다.

낸드플래시는 빅데이터 처리용 서버 및 데이터 센터 수요, AI, IoT 및 자율 주행자동차, 고용량 반도체 탑재 IT기기 확산 등에 따라 수요 증대 전망이다.

금년 낸드플래시 가격은 수요의 큰 폭 증가에도 불구하고 공급이 확대될 전망이다.

장기적으로는 반도체시장의 2/3를 차지하는 비메모리 반도체 수요가 성장세를 뒷받침하겠으나 D램의 수요 둔화 및 공급 확대로 현재의 호황국면이 지속되기는 어려울 전망이다.

반면 비메모리 반도체 시장은 상대적으로 안정적인 성장세를 보일 전망이다. PC, 스마트폰 등 전자기기 수요뿐만 아니라 IoT 관련 센서, 통신 등의 맞춤형 수요가 꾸준하게 증가할 것으로 예상된다.

특히 자동차 첨단운전자지원시스템(ADAS) 관련 센서*, 아날로그 IC 및 마이크로컴포넌트 수요가 크게 증가할 전망이다.

* ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)용 센서 시장규모 전망 : 2013년
2억개 → 2020년 4억개(연평균 10.4% 성장)

다만 삼성전자 등이 사업다각화 일환으로 파운드리경쟁이 치열해질 가능성도 있다. 

삼성전자는 파운드리 점유율 2위를 목표로 2017년 12월부터 6조원을 투자하여 화성에 파운드리 공장을 건설중이며, SK하이닉스도 2017년 7월 파운드리 전문업체인「SK하이닉스 시스템아이씨」를 출범시켰다.

그러나 D램의 경우 글로벌 수요 둔화 및 중국 반도체 생산능력 향상, 주요 업체들의 공급확대 등으로 호황국면이 점진적으로 마무리될 전망이다.

● (글로벌 수요 둔화 가능성)
2019년 이후 선진국을 중심으로 글로벌 경제 성장세가 다소 둔화될 경우 경기변동에 순응적(procyclical)인 D램의 수요 증가세가 저하될 가능성이 있다. 

D램은 생산공정이 분업화된 비메모리 반도체 등과 달리 대규모 설비 투자가 필요하여 경기변동에 대한 탄력성이 큰 특징이 있다.

D램의 전방산업인 스마트폰, PC 등 IT제품의 수요 또한 경기에 민감하게 반응하는 특성이 있어 글로벌 경기와 동조화될 가능성이 있는 것이다.

그동안 D램 수요를 주도한 PC, 스마트폰 등 새로운 killer 전자기기가 아직까지 나타나지 않는 점도 성장세 지속의 제약요인이다.

일부 시장조사기관은 2017년 D램 수요를 상당부분 재고확보용으로 보고 2018년 D램 수요가 크지 않을 것으로 예상하고 있다.

반도체 재고(supply chain inventory)는 17.3분기 15% 증가하여 최근 3년간 평균을 23% 초과(Goldman Sachs, 2018년 1월)했다.

● (중국 반도체 생산능력 증대)
세계 최대 반도체 소비국가인 중국은 2014년 6월 「반도체산업 발전 추진 요강」을 발표하면서 기술개발·양산 단계별 세부목표를 제시하고 투자기금을 설립하는 등 반도체산업 육성 및 국산화 의지를 구체화하는 등 반도체 부품 국산화를 위한 장기계획을 수립하고 반도체산업을 육성하는 중이다.

세계 IT기기의 주요 생산기지로서 핵심부품인 반도체 수요가 크게 증가한 반면 공급능력은 이에 미치지 못해 수입의존도가 높은 편이다. 2017년 중국의 반도체 수입은 2,596억달러로 가장 큰 비중(14.5%)을 차지한다.

2018년 하반기 이후 시노킹 테크놀로지(D램, 2018년 하반기), 푸젠진화반도체 (D램, 2018.9월), 칭화유니그룹 산하 XMC(낸드플래시, 2018.12월) 등이 본격적으로 메모리 반도체를 양산할 계획이다.

중국은 공정·장비기술 부문에서 아직까지 한국과 기술격차가 크나 중국의 공격적인 투자 및 고급인력 스카우트 등으로 빠르게 축소되는 중이다.

팹리스(회로설계) 및 패키징/테스트 분야에서는 세계적인 경쟁력을 갖추고 있으나 D램 생산 등 제조 분야는 아직 미흡한 실정이다.

특히 하이실리콘(7위), 칭화유니그룹(10위) 등 팹리스 분야 세계 50대 기업 중 11개를 보유중이며 패키징/테스트 분야도 세계시장의 대부분을 장악하고 있다.

● (주요업체들의 생산시설 확충)
D램의 수퍼호황에 따라 설비투자를 크게 확충한 주요업체들의 메모리반도체 생산량이 2018년 하반기부터 본격적으로 증가할 것으로 예상된다.

SK하이닉스 청주M15공장(2018년 하반기), 삼성전자 평택2공장(2019년 상반기) 등 준공 예정이다.

2017년 세계 반도체산업 투자(921억달러)는 삼성전자, SK하이닉스 등의 생산 라인 전환 및 생산량 증대를 위한 설비투자 확대로 전년대비 31% 증가했다. 2018년 투자규모는 2017년과 비슷한 수준(915억달러)을 유지할 전망이다.

다만 D램의 경우 3대 업체들이 과점시장을 형성하고 있는 상황에서 과잉생산할 가능성은 낮은 것으로 판단된다. 공급탄력성이 낮은 산업 특성상 신규라인 가동 및 시장지배력 확보를 위한 가격경쟁 심화시 반도체 가격 하락으로 손실이 확대될 가능성 제품 설계, 제조 등의 생산비용 상승 및 집적도 향상의 기술적 한계도 생산 확대의 제약요인이다.

D램 설계 미세화를 통한 매출 증가보다 관련 개발비용이 65나노 공정 반도체 개발비용은 1,600만달러 수준이었으나 14나노 공정 반도체 개발비용은 1억3,000만달러 이상으로 크게 상승하면서 향후 R&D 비용을 감당하지 못할 가능성도 있다고 2013년 Gartner는 분석했다. 
 

반도체 집적도가 2년마다 2배 증가한다는 무어의 법칙도 웨이퍼 공간의 집적도 향상이 한계에 도달하면서 더 이상 성립하지 않을 전망이라고 2016년 Nature지는 밝혔다.

다만 자율주행자동차 및 로봇 등 AI산업의 발전과 함께 메모리 반도체 수요가 상당기간 지속될 가능성도 존재한다.

세계 최대 자동차시장인 중국은 2019년～20년 전기자동차 의무판매 비중(8%)을 매년 2%씩 확대하고, 독일도 배터리 전기자동차 의무할당제를 검토하는 등 전기자동차 비중이 빠르게 상승할 전망이다.

전기자동차의 상당수가 스마트카 또는 자율주행차 형태로 발전하면서 관련 반도체 수요는 더욱 늘어날 것으로 예상된다.

또한「중국제조 2025」계획의 순조로운 진행도 향후 반도체 수요의 증가 요인이 될 것으로 예상된다. 

● (시사점) 

우리나라의 수출(2017년 17.0%) 및 설비투자(‘16.2/4~’17.2/4분기중 20.2%)에서 차지하는 비중이 큰 반도체시장의 호황국면이 마무리될 경우 우리 경제에 미칠 파급효과를 최소화할 수 있도록 미리 대비할 필요가 있다.

우리나라 반도체산업은 인적 자본보다는 생산설비확충 등 물적 자본 투자에 크게 의존하는 메모리 반도체 분야에 편중되어 있는 것이 사실이다.

따라서 국내업체들이 호황기 수익을 바탕으로 경기변동 영향을 상대적으로 적게 받고 안정적으로 성장하는 비메모리 반도체 분야 경쟁력을 투자 확대, 핵심설계 기술개발 등을 통해 확보할 필요가 있다는 것이 전문가들의 의견이다.