[인사이트코리아=손민지 기자] 2023년은 삼성에겐 아쉬운 한해로 기록될 전망이다. 지난해부터 시작된 반도체 불황이 올해 초 업계에서 예상했던 4분기 회복 예상을 깨고 하반기까지 이어져서다. 삼성전자 DS부문은 3분기 영업이익 적자를 기록했는데 내년 상반기까지도 회복이 어려울 것이란 전망이 나오면서 대비 필요성이 커지고 있다. 

금융감독원에 따르면 삼성전자의 DS 부문은 적자 기조를 이어 오고 있다. 올 1분기 영업손실액 4조5800억원, 2분기 4조3600억원을 기록한데 이어 3분기에도 3조원대(3조7500억원) 적자를 내면서 올해 삼성 반도체 부문 누적 적자는 12조6900억원에 달한다.

이는 IT 수요 둔화로 인해 반도체 가격이 곤두박질치면서 글로벌 반도체 시장이 꽁꽁 얼어붙은 결과로 분석된다. 글로벌 반도체 시장조사기관 세계반도체시장통계기구(WSTS)에 따르면 올해 반도체 시장 규모 전망치는 5201억2600만 달러(약 678조8164억원)으로 추정됐다. 이는 지난해 5740억8400만 달러(약 749조6963억원) 대비 9.4% 감소한 수치다. 특히 메모리 반도체 시장 규모 전망치는 896억100만 달러(약 117조99억원)로 지난해 1297억6700만 달러(약 169조4627억원)와 비교해 31.0% 급감할 것으로 예상된다.

AI GPU 경쟁 따른 신규 칩 출시와 HBM 고용량화

시장에서는 내년 상반기부터는 삼성전자의 실적이 바닥을 찍고, 반등이 본격화 할 것이란 분석이 우세하다. 챗GPT가 쏘아 올린 AI(인공지능) 열풍으로 반도체 업황이 급속도로 개선되고 있기 때문이다. AI 칩에 기본 장착되는 HBM(고대역폭메모리), DDR5 등 고부가가치 제품 판매 호조에 힘입어 삼성은 반도체 부문 적자 폭을 빠르게 줄여 나가는 모습이다.

실제로 올해 3분기 삼성전자 DS 부문은 주력 아이템인 메모리 실적 개선에 힘입어 1분기, 2분기 대비 적자 폭을 6000~8000억원 줄였다. 삼성전자 측은 “HBM, DDR5, LPDDR5x 등 고부가 D램 판매량이 증가하고, 일부 제품 판매 가격이 상승하면서 메모리의 수익성을 제고할 수 있었다”고 설명했다.

올해 4분기 전망에 대해 삼성전자 관계자는 “메모리는 고객사 재고 수준이 대체적으로 정상화된 가운데 메모리 시장 회복 추세가 가속화하고 전 분기 대비 가격 상승폭이 확대될 것으로 전망된다”며 “고수익 제품인 차량용 판매 비중을 확대하고 생성형 AI 수요 증가에 맞춰 HBM3 양산 판매를 본격적으로 확대할 계획”이라고 말했다. 고도의 작업을 빠르게 해내는 고성능 GPU를 구동하기 위해선 HBM과 같은 고성능 메모리가 필수적이기 때문에 AI 반도체 수요가 증가할수록 HBM 수요는 더욱 큰 폭으로 늘어나는 구조라는 게 업계 관계자의 설명이다.

삼성전자는 내년 HBM 생산 능력을 올해보다 2.5배 이상 늘리겠다고 선언했다. 김재준 삼성전자 메모리 사업부 부사장은 올해 3분기 실적 콘퍼런스콜에서 “현재 HBM3와 HBM3E 신제품 사업을 확대 중”이라며 “이미 주요 고객사와 내년 공급 물량에 대한 협의를 완료한 상황”이라고 밝혔다.

삼성전자는 내년 상반기 HBM3E 양산에 돌입할 방침이다. 지난 10월 20일 삼성전자는 미국 실리콘밸리에 위치한 맥에너리 컨벤션센터에서 ‘삼성 메모리 테크 데이 2023’을 열고, AI 기술 혁신을 이끌 초고성능 HBM3E ‘샤인볼트’를 공개하기도 했다.

당시 김재준 부사장은 “내년 하반기에는 HBM3E로의 전환에 속도를 높여 날로 높아지는 AI 반도체 시장 요구에 적극 대응할 계획”이라며 “글로벌 HBM 시장 선도 업체로서 제품 경쟁력과 안정적인 공급력 등을 기반으로 시장 리더십을 강화하겠다”고 강조했다.

시장조사업체 트렌드포스에 따르면 지난해 기준 삼성전자의 글로벌 HBM 시장 점유율은 40%에 달한다. 내년에는 AI 특수를 발판으로 글로벌 메모리 시장이 대폭 성장할 것이라는 낙관론이 나오면서 삼성전자 DS 부문 재도약 가능성에 힘이 실린다. 시장에선 내년 삼성전자 반도체 부문 영업이익이 2019년(14조200억원) 수준인 15조원에 달할 것으로 예상했다.

시장조사업체 가트너는 2024년 전 세계 반도체 매출 규모를 6240억 달러로 전망하며, 올해 대비 16.8% 성장할 것으로 예측했다. 특히 메모리 시장은 올해 38.8% 감소했지만, 내년에는 인공지능(AI) 수요가 폭발하며 66.3%의 성장을 보일 것으로 내다봤다. 시장조사업체 IDC는 최근 올해와 내년 전 세계 반도체 매출 전망치를 상향조정했다. 미국 시장이 수요 회복력을 유지하고, 중국이 내년 하반기에 회복될 것으로 예상되면서 내년 반도체 시장이 올해 보다 20.2% 성장한다고 봤다. 

박유악 키움증권 연구원은 "오랜 기간 반도체 업황을 괴롭혀온 과잉 재고 이슈가 연말이 지나면서 해소되고 내년부터 반도체 경기가 글로벌 상승 사이클에 진입할 것"이라고 분석했다. 김양팽 산업연구원 전문연구원은 "삼성전자가 올해 시기상 순간적으로 어려움을 겪고 있으나 AI 반도체 수요는 계속 늘어날 것이고 삼성이 그 부분을 잘 공략한다면 실적개선을 이룰 수 있을 것"이라고 말했다.

파운드리 시장에서도 삼성전자가 다른 모습을 보여줄 수 있을지 주목된다. 삼성전자는 2025년 상반기, TSMC는 같은 해 하반기에 각각 2나노 공정 진입을 목표로 하고 있다. 인텔은 그보다 빠른 2024년 말에 2나노 양산 시작을 공언한 상태다. 이에 따라 삼성전자는 최근 엔비디아 등에 2나노 시제품 가격 인하 버전을 제공하며 고객 확보에 나섰다.

올해는 1위인 대만 TSMC에 비해 대형 고객 수주전에서 연이어 고배를 마시며 크게 두각을 나타내지 못했다. 실제 TSMC는 우량 고객인 애플을 비롯해 AMD, 미디어텍, 엔비디아, 퀄컴 등의 생산을 맡고 있다. 특히 삼성전자는 지난해 세계에서 처음으로 GAA 기술을 적용한 3나노(nm, 나노미터) 파운드리 공정 기반의 초도 양산을 시작했지만, 3나노 공정에서 대형 고객사를 확보하는 데는 어려움을 겪고 있다. 그 결과 전체 파운드리 시장 점유율은 TSMC 57.9%, 삼성전자 12.4%로 두 회사 간 점유율 격차는 44.7%(2분기)에서 45.5%(3분기)로 확대됐다.

이종환 상명대 시스템반도체공학과 교수는 "메모리는 기술적인 우위를 점할 수 있도록 집중해야 하고 파운드리는 대형 고객사를 잡는데 주력해야 할 것"이라고 지적했다.

끈끈해지는 삼성-ASML 반도체 협력

삼성은 반도체 한파를 극복하기 위해 최근 글로벌 네트워크 승부수를 던졌다. 삼성전자는 네덜란드 반도체 장비 기업 ASML과 손잡고 차세대 메모리 노광장비 개발을 위한 극자외선(EUV) 공동연구소 설립을 추진하기로 했다. 최첨단 메모리 개발에 필요한 차세대 EUV 양산 기술을 조기에 확보하고, 1993년부터 30년간 지켜 온 글로벌 메모리 반도체 1위의 위상을 굳건히 지켜나간다는 계획이다. 이재용 삼성전자 회장이 지속적으로 '기술 초격차'를 강조하고 있는 만큼 신기술 확보와 경쟁력 강화에 초점을 둘 것이라는 전망이 나온다.

EUV 장비는 파운드리에서의 활용이 두드러지는데 주로 7나노미터(nm·1㎚는 10억분의 1m) 이하 초미세공정에 쓰인다. 또 EUV를 활용해 선폭이 좁은 메모리반도체를 만들면 소비전력 절감 및 속도 개선, 용량 증가 등 성능 향상은 물론 웨이퍼 한장에서 나오는 반도체칩도 늘어난다. 반도체 제조기업으로선 생산단가를 줄이면서 프리미엄을 내세워 높은 가격을 받을 수 있고 많은 물량을 쏟아낼 수 있어 점유율을 높이는데 유리하다.

ASML은 반도체 초미세 생산 공정에 필수적인 EUV 장비를 사실상 독점 생산하며 삼성전자, 대만 TSMC, SK하이닉스, 미국 인텔 등 글로벌 대형 반도체 기업들을 쥐락펴락하는 ‘슈퍼 을(乙)’ 기업이다. EUV 공동 연구소는 국내 수도권 지역에 건설될 예정으로 삼성전자와 ASML은 7억 유로(약 1조원)를 투자해 차세대 노광 장비 개발을 추진할 예정이다. EUV 장비로 반도체 검증·양산 테스트뿐 아니라 삼성전자가 원하는 사양을 EUV 장비에 반영할 가능성도 점쳐진다. 삼성전자는 EUV 장비 활용 노하우도 더 빠르게 축적할 수 있을 전망이다.

특히 ASML이 반도체 제조 기업과 공동으로 해외에 반도체 제조 공정을 개발하기 위한 R&D 센터를 설립하는 것은 이번이 처음이다. 차세대 반도체 구현을 위해서는 EUV 기술 확보가 핵심이라는 판단에 따라, 삼성전자는 2000년대부터 ASML과 초미세 반도체 공정 기술 및 장비 개발 협력을 지속했다.