◆ 세계 반도체시장 대격변은 기회, 김기남 삼성전자 초격차 승부거나

“수성에 힘쓰기보다는 초격차를 벌리기 위해 삼성이 선제적 투자에 앞장서겠다.”

김기남 삼성전자 DS부문 대표이사 부회장은 2021년 5월 삼성전자의 시스템반도체 비전 2030 달성을 위한 투자를 기존 133조 원에서 171조 원으로 확대하겠다는 계획을 밝히며 반도체 초격차를 향한 의지를 보였다.

글로벌 반도체시장은 대격변을 겪고 있다.

전방산업에서 반도체 공급부족현상이 지속하고 있고 미국과 중국의 반도체 패권경쟁이 벌어지고 있다. 김 부회장은 이런 혼란을 삼성전자가 치고 나갈 기회로 삼으려 하는 것이다.

초격차는 ‘결코 따라올 수 없는 격차’라는 뜻이다. 김 부회장의 전임자인 권오현 전 회장이 처음 꺼낸 이 단어는 이제 삼성전자를 상징하는 말이 됐다.

김 부회장은 삼성전자 반도체사업의 초격차를 유지하고 있을까? 현재로서는 ‘절반의 초격차’라고 말할 수 있다.

삼성전자는 반도체사업에서 메모리반도체와 시스템반도체의 양면 전선을 펴고 있다.

둘 중 메모리반도체는 D램과 낸드플래시 모두 글로벌 점유율 1위로 초격차를 유지하면서 삼성전자 전체 이익의 절반가량을 담당하는 기둥뿌리사업으로 자리 잡았다. 반면 시스템반도체는 업계 라이벌과 경쟁에서 고전하면서 초격차가 쉽사리 달성되지 못하고 있다.

김 부회장의 과제는 메모리반도체의 초격차를 유지하면서 시스템반도체의 초격차까지 달성하는 것으로 볼 수 있다. 다만 두 과제 모두 그다지 쉬운 상황은 아닌 듯 보인다.

◆ 삼성전자 메모리에 경고음, 김기남 기술 초격차로 잠재운다

삼성전자는 D램과 낸드플래시 두 메모리반도체시장에서 글로벌 점유율 1위에 올라 있다. 

시장 조사기관 옴디아에 따르면 삼성전자는 2021년 1분기 기준으로 글로벌 D램시장의 41.2%를, 낸드플래시시장의 33.4%를 각각 점유했다.

D램 2위인 SK하이닉스와는 12.4%포인트, 낸드플래시 2위인 일본 키오시아와는 15%포인트의 격차가 있다.

시장구도로만 보면 김기남 부회장이 삼성전자 메모리반도체의 초격차를 지켜내고 있는 것으로 보인다.

그러나 SK하이닉스와 미국 마이크론 등 삼성전자를 뒤쫓는 회사들의 추격도 만만치 않다.

D램을 살펴보면 최근 SK하이닉스가 극자외선(EUV)공정을 활용한 10나노미터급 4세대 D램의 양산을 세계 최초로 시작했다. 마이크론은 앞서 1월 극자외선공정 없이도 10나노급 4세대 D램의 양산에 성공했다고 밝혔다.

삼성전자는 극자외선공정을 활용한 10나노급 4세대 D램을 올해 안에 양산한다는 계획을 진행하고 있다. 두 추격자가 10나노급 4세대 D램의 양산에서 삼성전자보다 빠르게 가고 있는 것이다.

낸드플래시를 살펴보면 2020년 11월 마이크론, 같은 해 12월 SK하이닉스가 잇따라 176단 낸드플래시의 개발을 발표했다. 현재까지 발표된 낸드플래시 가운데 최고층 제품이다.

반면 삼성전자는 128단 낸드플래시의 후속제품을 아직 내놓지 않고 있다.

삼성전자는 점유율과 달리 기술에서는 초격차를 유지하지 못하고 있는 것일까?

결론부터 말하자면 그렇지 않다. 김 부회장은 이미 기술 초격차를 더욱 벌릴 준비에 나섰다.

삼성전자는 2021년 안에 극자외선공정을 적용한 14나노미터 선폭의 D램 양산을 시작할 준비를 하고 있다. 2022년 평택 3라인이 완공되면 양산물량은 더욱 늘어난다.

14나노미터 선폭의 D램이 바로 10나노급 4세대 D램이다. 반도체업계에서는 경쟁자들이 ‘4세대’라는 단어로 뭉뚱그리는 것과 달리 14나노미터라는 정확한 선폭을 공개하는 것이 삼성전자의 자신감이라는 시선이 나온다.

김 부회장의 초격차 준비는 낸드플래시에서 더욱 강력하다.

삼성전자는 176단 낸드플래시를 넘어 200단이 넘는 낸드플래시의 동작 칩을 이미 확보했으며 제품 상용화시점을 가늠하고 있다.

낸드플래시 셀의 면적과 높이를 줄이는 3차원 스케일링기술도 보유했다. 낸드플래시는 단일 층의 높이가 낮을수록 원가 경쟁력이 높아지는데 삼성전자의 낸드플래시는 경쟁사들보다 높이가 15~30%가량 낮은 것으로 알려졌다.

삼성전자는 메모리반도체에서 한 해 영업이익의 절반가량이 나온다. 메모리반도체의 이익 창출능력은 삼성전자가 다른 사업의 육성에 투자할 수 있는 힘이다.

이를 고려하면 메모리반도체에서 기술 초격차를 바탕으로 점유율 경쟁에서 우위를 유지하는 것이야말로 김 부회장이 그리는 삼성전자 반도체 구상의 기반이라고 볼 수 있다.

◆ 삼성전자, 파운드리에서 TSMC 따라잡기 위한 투자 승부수 쉽지 않아

삼성전자는 시스템반도체에서 고전하고 있다.

삼성전자 시스템반도체사업은 다시 시스템반도체를 설계하는 시스템LSI사업부와 시스템반도체를 위탁생산하는 파운드리사업부로 나뉜다.

파운드리의 경우 삼성전자는 대만 TSMC와 함께 글로벌 톱2로 불리지만 그 격차는 크다.

시장 조사기관 트렌드포스에 따르면 2021년 1분기 말 기준으로 글로벌 파운드리시장에서 TSMC가 점유율 55%, 삼성전자가 17%로 나타났다.

다만 점유율 격차만으로 삼성전자와 TSMC의 경쟁구도를 설명하는 것은 정확하지 않다는 시선이 많다.

삼성전자가 차량용 반도체에 주로 쓰이는 28~16나노미터 공정을 거의 사업화하지 않고 미세공정에만 집중하는 반면 TSMC는 이 공정을 활용한 사업도 전개하면서 차량용 반도체시장에서도 주요 파운드리회사로 군림하고 있기 때문이다.

삼성전자는 TSMC와 함께 7나노미터급 이하의 초미세공정으로 파운드리사업을 하는 단 둘뿐인 회사다. 다만 삼성전자가 그동안 공정 미세화에서 TSMC보다 한 발씩 늦어왔으며 생산능력이 밀린다는 것이 고전의 이유라고 보는 것이 정확하다.

김기남 부회장은 기술 측면에서 승부수를 준비하고 있다. 삼성전자는 2022년 3나노미터급 기술을 상용화를 시작하는데 이는 TSMC의 도입시기와 비슷하다.

이걸로 끝이 아니다. TSMC가 3나노 공정에서 기존의 핀펫 방식을 유지하는 것과 달리 삼성전자는 3나노 공정에서부터 게이트 올 어라운드, GAA라는 신기술을 도입한다.

핀펫은 반도체 트랜지스터의 전력 채널을 채널 제어 역할의 게이트와 3면에서 맞닿게 하는 기술이다. 반면 GAA는 반도체 트랜지스터 채널과 게이트를 4면에서 맞닿게 해 핀펫 방식보다 성능을 더 개선하고 전력소모는 줄이는 기술이다.

삼성전자가 신기술을 도입한 공정의 수율을 빠르게 잡을 수 있다면 김 부회장이 파운드리시장에서 TSMC의 기술 헤게모니를 삼성전자의 것으로 빼앗아오는 것도 가능하다고 할 수 있다.

문제는 생산능력이다. 김 부회장은 파운드리사업의 생산능력을 늘리는 투자 측면에서 TSMC만큼 공격적으로 나설 수가 없다. 

TSMC가 순수하게 파운드리사업만 하는 회사인 반면 삼성전자는 파운드리사업뿐만 아니라 시스템반도체 설계사업까지 진행하는 종합반도체회사(IDM)이다.

심지어 삼성전자는 시스템반도체뿐만 아니라 메모리반도체사업까지 함께 한다. 투자여력이 그만큼 분산될 수밖에 없다.

올해 두 회사가 내놓은 미국 파운드리 투자계획을 살펴보면 삼성전자 파운드리사업의 구조적 약점이 명확히 드러난다.

TSMC는 미국에서 3년 동안 113조 원을 투자해 애리조나주에 최대 6개의 초미세공정 라인을 짓겠다는 계획을 내놨다. 반면 삼성전자의 투자계획은 20조 원 규모에 그친다.

이대로라면 김 부회장은 파운드리사업에서 TSMC를 상대로 긴 시간 고전하는 일을 피하기 쉽지 않아 보인다.

◆ 삼성전자 사업구조 정말 약점일까, 김기남 미래 위해 설계와 생산 안고 가

삼성전자가 종합반도체회사라는 점 때문에 TSMC와 비교해 생기는 불리함은 투자 분산만이 아니다.

설계와 생산이 한 지붕 아래 있다는 점은 팹리스(반도체 설계전문회사)들이 기술 유출을 우려해 삼성전자에 시스템반도체 발주를 꺼리는 요인이 되기도 한다.

그 때문에 삼성전자 파운드리사업은 심심찮게 분사설에 휘말린다.

삼성전자와 미국 퀄컴, 애플의 관계를 예로 들면 삼성전자는 퀄컴의 애플리케이션 프로세서인 스냅드래곤 시리즈의 위탁생산회사 가운데 하나다. 동시에 시스템LSI사업부에서 애플리케이션 프로세서 엑시노스 시리즈를 생산하는 퀄컴의 경쟁자이기도 하다.

퀄컴은 삼성전자에도 시스템반도체를 발주하고 있기는 하다. 그러나 애플의 경우는 기술 유출 우려를 들어 자체 애플리케이션 프로세서 칩인 애플실리콘 시리즈의 생산을 TSMC에 의존한다.

삼성전자가 파운드리사업의 분사를 통해 독립성을 확보하면 이런 문제가 해소될 수 있다는 것이 파운드리 분사설의 뼈대다.

그런데 김기남 부회장은 파운드리 분사와 관련한 질문을 받을 때마다 “그런 건 없다”고 잘라 말한다.

글로벌 시스템반도체사업은 설계와 생산이 구분되는 형태로 굳어져 있다는 점을 고려하면 김 부회장의 고집은 얼핏 보면 비합리적으로 여겨질 수도 있다.

반도체업계에서는 원활한 투자를 위한 사업구조 유지라는 해석이 나온다.

삼성전자는 메모리반도체를 포함한 다른 사업들이 창출하는 이익으로 파운드리 투자금을 충당하고 있는데 분사를 하면 이런 방식의 투자가 원활하게 이뤄지지 않을 수 있다는 것이다.

그러나 사업의 물적분할 뒤 신설회사의 유상증자를 추진하는 방식으로 모회사가 자회사에 얼마든지 출자를 할 수 있다는 점을 고려하면 이것만으로는 설명이 부족해 보인다.

새로운 해석도 나오고 있다.

최근 반도체 회로 선폭의 미세화가 점점 한계에 다다르고 있다는 의견과 함께 글로벌 반도체업계에서 후공정 분야, 그 가운데서도 패키징사업을 주목하는 시선이 많다.

파운드리를 통해 생산한 칩을 고도의 기술로 패키징할 수 있다면 회로 선폭의 미세화와는 다른 방식으로 반도체 성능 개선이 가능하기 때문이다.

이제 팹리스들도 반도체 설계 단계에서부터 효율적 패키징을 고려한 설계를 만들어내고 있다. 설계를 하지 않는 TSMC조차 일본에 연구개발센터 투자를 확정하는 등 패키징 기술로 눈을 돌리는 추세다.

김 부회장은 2019년 6월 삼성전자가 삼성전기로부터 반도체 패키징사업을 양수하는 결정을 내렸다.

이후 이재용 삼성전자 부회장이 2019년 8월과 2020년 7월 2번이나 삼성전자 패키징연구소가 위치한 온양캠퍼스를 찾는 등 패키징은 삼성전자의 미래 성장동력으로 자리 잡아가고 있다.

이를 고려하면 설계와 생산이 한 지붕 아래 있는 삼성전자 시스템반도체사업의 구조는 당장은 약점일지 몰라도 미래에는 큰 시너지를 기대할 수 있는 구조라고도 볼 수 있다.

삼성전자가 메모리반도체와 시스템반도체를 동시에 안고 가는 것도 같은 관점에서 바라볼 수 있다.

최근에는 메모리반도체도 공정 미세화가 진행되면서 파운드리에서나 쓰이던 극자외선공정이 도입되고 있다. 삼성전자도 2020년 10나노급 1세대 D램의 양산에 극자외선공정을 적용했는데 이는 업계 최초로 D램 생산에 극자외선공정을 적용한 사례다.

메모리반도체와 시스템반도체가 한 지붕 아래 있다면 사업 사이의 장비와 기술 교환이 더욱 원활하게 진행될 수 있다. 이는 시장 변화에 더욱더 빠르게 대응할 수 있는 원동력이기도 하다.

김 부회장이 삼성전자 반도체사업에서 개별 사업부의 분사를 택하지 않는 것도 하나의 승부수로 볼 수 있는 셈이다.

다만 이 승부수가 당장은 시장에서 좋은 평가로 이어지지는 않는 것으로 보인다.

장기적 시너지 기대에도 불구하고 시장은 단기적으로 투자 집중이 어렵다는 데 주목하는 모양새다.

◆ 삼성전자 주가는 ‘횡성전자’, 시장은 김기남에 성장성 제시 원해

최근 삼성전자 주가는 계속 횡보한다고 해서 횡성전자라는 별명까지 붙었다. 1분기와 2분기 모두 어닝 서프라이즈를 보였는데도 딱히 상황이 달라지지 않았다.

삼성전자 주가가 1월11일 9만1천 원에 장을 마감하자 시장에서는 9만전자를 넘어 10만전자를 향한 기대가 부풀었다. 그러나 최근에는 8만전자를 지키기도 쉽지 않다.

증권업계에서는 삼성전자 주가와 관련해 눈앞의 실적보다 미래 성장성을 보여줄 수 있는 극적 이벤트가 더 필요하다고 보는 시선이 많다.

삼성전자가 메모리반도체 가격 상승세에 힘입어 올해 좋은 실적을 거둘 것이라는 전망은 이미 투자자들 사이에 널리 퍼져 있는 만큼 시장은 실적 이외의 빅뉴스를 기대한다는 뜻이다.

김경민 하나금융투자 연구원은 시스템반도체사업에서 미국 팹리스 고객사의 추가 확보나 인수합병 추진을 이런 이벤트의 예시로 들었다.

김기남 부회장은 삼성전자가 시장 기대치 이상의 실적을 거둘 수 있도록 이끌면서 동시에 미래 성장성 측면에서 시장에 당당하게 제시할 수 있는 승부수까지 던져야 하는 과제를 안고 있는 셈이다.

현재 삼성전자가 메모리반도체 등 주력사업에서 꾸준히 실적 성과를 내고 있다는 점을 고려하면 김기남 부회장이 미래 성장성의 실마리를 보여줘야 할 승부처는 파운드리로 보인다.

이승우 유진투자증권 연구원은 “투자자들이 삼성전자에 기대하는 모습은 메모리의 제왕을 넘어 TSMC와 격차를 좁혀가는 위협적 파운드리 플레이어”라고 봤다.

◆ 김기남은 하드워커에 결단 빨라, 삼성전자 투자에서도 속도 나타날까

반도체업계에서는 김기남 부회장을 두고 의사결정이 빠르고 정확한 경영자라는 평가가 나온다. 이는 사업적 감각이 날카롭기 때문만이 아니라 하드워커 기질의 덕도 있어 보인다.

삼성전자 관계자에 따르면 김 부회장은 아침 6시30분에 출근해 밤 9시에 퇴근한다. 출장 가는 비행기 안에서도 업무 관련 논문을 볼 정도로 일에 열심이라고 한다.

평소에 현안과 관련한 검토를 세밀하게 하는 만큼 상황에 맞춰 정확한 결정을 빠르게 내릴 수 있는 준비가 항상 돼 있는 셈이다.

그런데 최근 삼성전자의 반도체 관련 행보에서는 이 빠른 결단이 보이지 않는다.

2021년 초 TSMC와 인텔이 미국에서 파운드리공장 신설 투자를 확정할 때 삼성전자는 계획을 내놓지 않았다. 김 부회장이 5월 한미정상회담의 경제인사절단으로 미국을 방문해서야 삼성전자의 미국 투자계획이 처음 공식화됐다.

심지어 두 경쟁사는 미국을 넘어 일본과 유럽 등에서 추가 투자를 준비하고 있다. 반면 삼성전자는 아직 미국 투자의 정확한 지역도 확정하지 못했다.

이를 두고 재계에서는 오너인 이재용 삼성전자 부회장의 공백이 아쉽다는 시선이 나온다.

삼성전자의 미국 파운드리 투자가 TSMC보다 작다고는 해도 20조 원의 투자는 규모가 크다. 삼성전자가 아무리 현금이 많더라도 전문경영인인 김 부회장이 쉽게 결정할 수 있는 사안이 아니다.

삼성전자의 파운드리 투자는 전문경영인이 계획을 준비한 뒤 오너경영인이 결단을 내려야 하는 성질의 투자라는 뜻이다.

김 부회장의 하드워커 기질을 고려하면 이미 투자계획과 관련해 수많은 고민을 하고 있을 것으로 보인다.

실제 삼성전자는 미국 투자계획을 놓고 텍사스주 2곳, 애리조나주 2곳, 뉴욕주 1곳을 놓고 검토하는 것으로 알려졌다. 오너가 없는 상황에서 투자가 실패할 가능성을 최소화하기 위한 김 부회장의 세심함이 엿보이는 대목이다.

최근 이재용 부회장의 가석방 가능성이 대두되고 있다. 오너가 경영에 복귀한다면 김 부회장은 시장이 원하는 삼성전자의 모습을 보여줄 수 있을까?

삼성전자 반도체사업은 큰 움직임이 필요하다. 삼성전자 반도체 수장인 김 부회장의 움직임에 시장의 시선이 집중되고 있다. [비즈니스포스트 강용규 기자]