반도체 기초체력 키울 키워드… 기술 개발·용인 클러스터

삼성전자가 개발한 업계 최선단 12나노급 16Gb DDR5 D램. /사진=삼성전자

글로벌 경쟁이 치열해지고 반도체 수요가 둔화되면서 한국 반도체업체들이 기초체력 키우기에 나섰다. 초격차 기술을 바탕으로 불황을 극복하겠다는 계획이다. 삼성전자와 SK하이닉스는 위기를 타개하기 위해 대규모 투자로 생산능력도 확대할 계획이다.

K-반도체 ‘세계 최초’ 타이틀로 글로벌 영향력 높인다

최근 삼성전자는 최선단 기술인 12나노급 공정이 적용된 DDR5 D램 양산을 시작했다. 12나노급 D램은 전 세대 제품 대비 생산성과 소비 전력이 각각 20%, 23% 향상된 게 특징이다. 최고 동작 속도는 7.2Gbps(초당 7.2기가비트)에 달한다. 1초에 30기가바이트(GB) 용량의 초고화질(UHD) 영화 2편을 처리할 수 있는 속도다. 삼성전자는 고객 수요에 맞춰 12나노급 D램을 데이터센터·인공지능(AI)·차세대 컴퓨팅 등에 공급할 방침이다.

삼성전자는 업계 최초로 차세대 인터페이스인 CXL 2.0을 지원하는 128GB CXL D램을 개발하기도 했다. CXL은 고성능 서버 시스템에서 CPU와 함께 사용되는 가속기, D램, 저장장치 등의 효율성을 높여주는 차세대 인터페이스다. CXL D램은 메인 D램과 공존하면서 대역폭과 용량을 확장할 수 있다는 장점이 있다. 삼성전자는 연말까지 CXL 2.0 D램을 양산해 시장 수요에 대응할 방침이다.

SK하이닉스 10나노급 5세대 DDR5 서버용 D램 모듈. /사진=SK하이닉스

SK하이닉스는 세계에서 처음으로 10나노급 5세대 DDR5 D램의 데이터센터 호환성 검증에 나섰다. 인텔은 서버용 DDR5을 데이터센터 메모리 인증 프로그램에 적용해 검증할 계획이다. DDR5의 동작 속도는 6.4Gbps로 초창기 시제품의 동작 속도인 4.8Gbps보다 데이터 처리 속도를 33% 향상한 제품이다.

SK하이닉스는 최초로 D램 단품 칩 12개를 수직 적층해 현존 최고 용량인 24GB HBM3 신제품을 개발하고 고객사로부터 검증을 마쳤다. 지난해 6월 양산한 HBM3 대비 용량을 50% 늘렸으며 올 하반기부터 공급에 나서 프리미엄 메모리 수요에 대응할 방침이다. 최신 규격인 HBM3는 대량의 데이터를 신속히 처리하는데 최적의 메모리로 평가받고 있으며 다수의 글로벌 고객사가 관심을 보이는 것으로 알려졌다.

업계 관계자는 “국내 반도체 기업들은 차별화된 공정 기술력을 바탕으로 글로벌 시장을 선도하고 있다”며 “범용 D램 시장이 정체된 상황에서 차세대 고성능 D램 시장에 집중해 시장지배력을 강화하기 위해 관련 연구 개발도 활발하다”고 밝혔다.

생산능력 확대에 조(兆) 단위 투자… 세계 최대 ‘반도체 클러스터’가 온다

용인 반도체 클러스터 조감도. /사진=용인시

삼성전자와 SK하이닉스는 기술 개발을 하는 동시에 생산능력 확대에도 나섰다. 삼성전자는 2042년까지 300조원을 들여 경기 용인에 세계 최대 반도체 클러스터(집적단지)를 짓기로 했다. 해당 클러스터에서는 차세대 비메모리 반도체가 만들어질 예정이다. 삼성전자는 메모리 반도체에서 우위를 가지고 있으나 비메모리 분야에선 상대적으로 열세에 있어 이번 투자를 통해 관련 역량을 강화한다는 복안이다.

용인 클러스터에는 5개의 첨단 반도체공장과 국내외 소재·부품·장비, 팹리스 등 150개 업체가 입주한다. 이를 통해 국내에 700조원의 직간접 생산 유발, 160만명의 고용 유발 효과가 발생할 것으로 기대된다. 삼성전자는 반도체 메가 클러스터 구축으로 한국의 반도체 생산능력이 25% 이상 확대될 것으로 기대하고 있다.

SK하이닉스는 120조원 규모의 반도체 클러스터를 준설하고 있다. SK하이닉스는 용인 처인구 원삼면에 반도체 공장 4곳을 짓는다. 지난해 4월 기초 공사에 돌입한 뒤 현재 클러스터 조성 단계에 있다. 착공 시점은 2025년으로 예정됐으며 2027년 완공을 목표로 추진되고 있다.

정부는 기업들의 이 같은 투자에 환영하며 전폭적인 지원 의지를 나타내고 있다. 용인 클러스터가 조성되면 세계 최대 ‘반도체 메가 클러스터’가 구축되기 때문이다. 정부는 기흥·화성·평택·이천 등 기존 반도체 생산단지와 인근의 소부장기업, 팹리스가 다수 포진한 판교가 시너지를 낼 것으로 기대하고 있다.

경기도는 지난 3월 ‘반도체 지원 태스크포스(TF)’를 출범하고 클러스터 구축에 힘을 모았다. TF에는 삼성전자와 SK하이닉스를 비롯해 관련 실·국장과 경기주택도시공사가 행정 지원을 위해 참여한다. 경기도는 인력 양성과 해외 기업 유치 등에 힘을 쏟으며 반도체산업에 힘을 실을 계획이다.