2021년 최신 개정증보판 출간 반도체는 선택의 문제가 아니다! 생존의 문제이다! 미국 ‘반도체 공급망 보고서’ 의의 등 반도체 산업의 최신 동향을 파헤치다! “한국은 수출 중심의 국가이며, 첨예한 충돌이 반복해서 일어나는 동북아 지역에 위치하고 있습니다. 전자산업, 특히 반도체 산업은 국가의 핵심 산업입니다. 미·중 무역분쟁이 절정으로 치달았을 때 대만의 TSMC까지 영향을 미친 일은 그저 과거로 치부할 이야기가 아닙니다. 당시 싸움의 후속조치로 중국은 SMIC에 투자를 단행하였으며, 미국과 유럽은 제조 공장 유치를 위한 국가적 노력을 치열하게 하고 있습니다. 이 모든 사건은 반도체라는 것이 단순히 ‘편리하다/아니다’만의 문제가 아닌, 생존의 문제라는 것을 보여줍니다.“ 〈저자의 말〉 중에서 최근 세계 최대 파운드리 업체 대만의 TSMC가 일본에 신(新) 공장을 짓기로 결정한 데 이어, 미국의 마이크론 또한 일본에 10년 간 약 176조 원을 들여 시설을 확장하고 신규 공장을 늘리겠다고 발표했다. 반도체 산업 회생에 총력을 기울인 일본의 노력이 결과로 이어진 셈이다. 2021년 6월, 미국 백악관이 발표한 ‘반도체 공급망 보고서’에는 반도체 제조 역량 강화를 위한 각오가 엿보인다. 미국은 자국에 사업장을 둔 글로벌 반도체 기업 - 삼성전자, SK하이닉스, TSMC, 인텔 등에 ‘반도체 공급망 투명성’을 이유로 내부 기밀에 버금가는 자료를 요구했다. 계속 공개를 거부해 온 업계 1위 TSMC가 미국 상무부에 자료를 제출하기로 결정하면서 우리나라 기업에 대한 압박은 더욱 거세질 것으로 예상된다. 각 국은 반도체 산업을 수호하기 위해 사활을 걸었다. 이는 반도체가 선택의 문제가 아닌 생존의 문제임을 보여준다. 서울대학교 물리학과를 졸업하고 SK하이닉스에서 반도체 개발 검증 업무를 담당했던 저자는 《반도체 제국의 미래》 개정증보판에서 삼성전자, 인텔 같은 세계적 반도체 기업들이 변화와 혁신의 세월을 겪으면서 습득하고 실행에 옮긴 승자의 법칙을 파헤친다. 또한 4차 산업혁명 시대를 맞아 분업화를 통해 신흥 강자로 부상한 기업들이 사용한 전략과 기술, 직면한 과제를 통해 이들에게 어떤 돌파구가 있는지 알아본다. 각 기업들이 구사한 전략의 구체적이고 생생한 사례, 데이터와 전문지 등을 기반으로 한 근거와 전망, 합리적인 미래 예측까지. 독자는 이 한 권으로 반도체 산업의 과거와 현재를 한눈에 보고 미래를 전망할 수 있게 될 것이다. 필연적인 반도체 전략 무기화 반도체 없는 세상은 존재하지 않는다! “반도체가 우리의 삶을, 세계 패권을 이 정도까지 좌지우지할 수 있게 된 이유를 반도체 사업 시원의 역사와 패권 다툼 중심으로 확인해 볼 것입니다. 반도체가 다른 재화와 달리 어떤 특성이 있는지 살펴보고 이러한 특징으로 인해 발생한, 반도체가 아니면 일어날 수 없는 수많은 혁신과 그에 대한 결과를 알아볼 것입니다. 그리고 그 혁신이 불러오는 또 다른 혁신의 연쇄를 함께 고찰할 것입니다. 앞으로 살펴볼 수많은 혁신들은 전부 우리의 삶을 책임지고 있는 것들이며, 그중 하나라도 없다면 어떻게 될지 독자 여러분도 쉽게 이해하실 수 있을 것입니다. 반도체가 전략 무기화된 이유를, 즉 얼마나 중요한지, 얼마나 대체하기 힘든 것인지 역시 이해하실 수 있을 것이라 믿습니다.” 〈저자의 말〉 중에서 반도체는 4차 산업혁명의 토대이며 대한민국 수출 품목 1위이자 우리 경제를 이끄는 원동력이다. ‘세계 어느 나라도 한국의 반도체 없이 4차 산업혁명을 이룰 수 없다’고까지 말한다. 반도체는 스마트폰, 워치, 이동식 TV, 식물 재배 가전 등 생활가전부터 자동차에 이르기까지 다양하게 사용되고 있다. 암호화폐 채굴, 인공지능(AI), 메타버스, 클라우드 서비스, 자율주행 자동차, 드론 등 반도체 구성의 단순함이나 복잡함에 상관없이 또 다른 세계를 구현하는 핵심 부품이다. 반도체는 그 자체로 첨단기술제품이자 산업에도 첨단기술과 노하우, 시스템이 응축되어 있다. 반도체 없는 세상을 상상할 수 없듯이 이제 반도체 산업을 알지 못하고서는 어떤 기술 개발이나 경제 성장도 기대할 수 없다. 하지만 반도체가 정확히 무엇인지, 어떤 원리로 만들어지는지, 반도체 산업이 어떤 구조이며 어떤 경쟁관계를 갖고 있는지는 대부분 잘 알지 못한다. 반도체 산업은 과거보다 더 치열한 경쟁 국면에 직면해 있다. 현재의 승자라고 해서 안심할 수 없고, 미래 선두 기업이 되기 위해서는 끊임없이 변화해야 하는 시대, 반도체 패권은 누가 차지하게 될까? 《반도체 제국의 미래》는 복잡하고 어려운 반도체 기술을 건설 공사와 요리에 비유해 초보자들도 쉽게 이해할 수 있게 설명한다. 또한 제품별 반도체, 예를 들면 메모리, 비메모리, 낸드플래시, 제조 공정 등을 누구나 알 수 있도록 기술적 측면에서 풀어내고 있다. 반도체 핵심기술의 변화가 어떻게 반도체 산업을 변화시켜왔는지 그 이면에 숨겨진 승자의 법칙을 도출해 향후 미래를 진단할 수 있는 통찰을 보이고 있다. 반도체 업계 종사자들, 반도체 산업을 이해하고자 하는 일반인과 투자자, 통찰력을 얻고자 하는 기업인 모두에게 유익할 것이다. 21세기 승자의 법칙을 통해 미래를 전망한다! 기술, 경영을 아우르는 170개 이상의 그림과 도표 수록 《반도체 제국의 미래》개정증보판에서는 많은 도표와 데이터로 반도체 설계부터 제조까지의 전(前)공정과 패키징 같은 후(後)공정까지, 전반적인 공정을 자세히 설명하고 있다. 반도체 제조 과정은 크게 시장조사, 설계, 제조, 테스트, 패키징으로 구성된다. 이 중 제조 공정은, 웨이퍼 표면을 세척하여 준비한 뒤 원하는 기둥의 두께만큼 물질을 두텁게 바르는 과정(도포), 포토레지스트를 입힌 뒤 기둥이 될 부분을 제외한 주변부를 태워서 없애는 과정(노광), 불화수소 가스를 이용해 주변부를 깎는 과정(식각) 등으로 나뉜다. 여전히 지속되고 있는 일본의 수출규제 품목 중 반도체 제조 공정에 쓰이는 물질은 포토레지스트(PR), 불화수소(HF)다. 이들은 각각 어떤 공정에 쓰이기에 핵심소재라 하는 것일까? 포토레지스트는 ‘노광’ 과정에서, 불화수소는 ‘식각’ 과정에서 쓰인다. 독자들은 이 책에서 제공하는 풍부한 정보들을 통하여 반도체 제조 전공정, 후공정을 이해하는 것은 물론, 4차 산업혁명 시대에 걸맞은 반도체 산업 상식을 갖게 될 것이다. 더 나아가 팹리스 관점에서 파운드리 사업이 무엇인지 알아보고 급변하는 파운드리 시장에서 업계 양강 구도를 구축하고 있는 삼성전자, TSMC 앞에 어떤 변화의 바람이 불지 고찰해 본다. 또 2021년 6월, 미국 백악관이 발표한 반도체 공급망 보고서를 통해 한층 더 치열해진 각축전에서 기업이 어떤 노력을 기울일지 가늠하여 향후 시장의 방향성까지 짐작할 수 있도록 했다. ‘Part 1. 반도체 제국의 탄생’에서는 20세기 반도체 강자로 우뚝 선 삼성전자와 인텔을 집중적으로 분석함으로써 각 분야의 승자들이 처해 있던 IT 업계의 주변 상황과 그들의 대응을 통해 승리한 비법이 무엇인지 알아본다. 승자 기업들이 반도체 시장에서 어떤 규칙을 간파하였는지, 모두가 목말라 하던 ‘무엇’을 만족시켜주었는지를 알면, 어째서 그러한 규칙들과 승자들이 생겨났는지 알 수 있다. ‘Part 2. 4차 산업혁명 시대, 새로운 승자의 법칙들’에서는 21세기 업계에 닥친 수많은 도전과 시련, 그리고 각 업체의 대응을 살펴보며 지난 세기와는 달라진 승자의 법칙을 살펴본다. 설계 부분에서의 물리적 한계, 하드웨어 혁신의 한계, 모바일 혁명으로 인한 저전력, 휴대성의 대두, 인공지능과 가상화에 따른 수요 변화 등의 다양한 과제를 이겨내기 위한 각 기업의 전략을 살펴본다. 기존 승자와 도전자 기업으로 인텔, ARM, 엔비디아, TSMC, 구글, 삼성전자를 꼽고, 그들의 현재 상태를 통해 어떤 위협에 직면해 있는지, 또한 어떤 돌파구가 있는지 알아본다. 중국이 야심차게 추진하고 있는 반도체 굴기의 현실과 가능성을 알아보고 한국 반도체 산업에 위협이 될 수 있는지를 시장 상황과 기술력의 차이, 데이터 등을 근거로 논증한다. 특히 한동안 저조한 성적을 보이던 인텔이 새 CEO 라자 코두리를 영입하며 어떤 새로운 생태계를 만들어 나갈지 귀추가 주목된다. 또한 이 책은 제조 공정 및 기업들의 경쟁과 도전 과정을 쉽게 이해하도록 170여 개의 그림과 도표를 활용하고 있다. EUV 회로 사진, 일반 시뮬레이션과 FPGA 칩 시뮬레이션 방식 차이, 일반 SSD와 kr-SSD의 차이 같은 기술적인 부분부터 ARM의 비즈니스 모델, TSMC와 삼성전자의 파운드리 전략, TSMC의 분기별 매출, 하이닉스와의 기술 격차에 따른 중국 업체들의 순이익률 등의 경영적 측면에서의 자료도 풍부하다.

추천사 반도체 무한 경쟁 시대, 알아야 이긴다 저자의 말 21세기 반도체 산업 승자의 법칙을 배운다 서장 1 반도체가 세상을 바꿀 수 있는 이유 서장 2 반도체를 만든다는 것 - 제조 공정 이해하기 Part 1 반도체 제국의 탄생 1장 삼성전자 : 무모한 도전으로 시작해 챔피언이 되다 누구든 도전할 수 있는 메모리 분야 단순함이 만들어낸 살벌한 비즈니스 규칙 첨단기술을 재정의한 D램 시장의 승리자 세상을 바꾼 저품질 메모리, 낸드 2장 착한 독재자 인텔 : CPU의 강자로 군림하다 우리가 CPU를 구입하는 진짜 이유 변수가 너무 많은 과거의 프로그래밍 IBM, 인텔, 마이크로소프트의 천하통일 호환성과 성능 모두를 만족시킨 ‘착한 독재자’ 인텔 인텔조차 거스를 수 없는 소프트웨어 생태계 AMD의 도박, 인텔과의 결전 3장 팹리스와 파운드리 : 거대한 IDM 틈의 생존자 종합 반도체 회사 IDM의 딜레마 덜 중요한 반도체들의 사정 기회를 잡은 팹리스와 파운드리 Part 2 4차 산업혁명 시대, 새로운 승자의 법칙들 4장 영원한 것은 없다 : 승자 기업들의 도전과 과제 공짜 점심이 사라지다 : 설계 제조의 난이도 증가 휴대기기의 상식이 뒤바뀌다 : 모바일 혁명 데이터 날아오르다 : 인공지능, 가상화 거대 고객사 등장하다 : 검색엔진과 스마트폰 5장 챔피언과 도전자 : 신흥 강자들의 등장과 변화하는 양상 인텔 : 한 번의 실수, 하지만 멈추지 않는 도전 ARM : 모바일 시대 인텔의 빈틈을 파고든 유연성 엔비디아 : 변두리에서 컴퓨팅의 중심으로 진출한 다크호스 TSMC : 제조 분업화의 최대 수혜자 구글 : 사용 시나리오를 지배하는 거대 반도체 수요자 삼성전자 : 최대의 수요자이자 공급자 6장_기술 패권의 욕망 : 중국 반도체 굴기는 성공할 수 있을까 반도체 굴기의 현실과 가능성 만들 수 있을까 : 메모리 제조의 어려움 팔 수 있을까 : 메모리 시장 진입의 어려움 가능성이 보이는가 : 설계와 파운드리 종장 승자의 법칙은 변화하고 있다 기술적 이해와 IT 산업 전반의 이해 과거가 주는 교훈 : 승자는 혼자가 아니다 변화하는 세상 : 독과점 그리고 다원화 글을 마치며 현재를 통해 미래를 예측한다 부록 1 반도체 공정과 한국의 관련 기업들 부록 2 파운드리 양강체제를 무너뜨릴 시장의 미래 부록 3 미국 백악관 반도체 공급망 보고서의 의의 용어 설명 참고문헌

반도체도 마찬가지로, 일단 시장조사를 통해 원하는 제품을 선택한다. 삼성전자와 같은 메모리 회사는 고객사들의 이야기를 듣고 어느 정도의 저장 용량을 가진 메모리가 가장 많은 수요가 있는지 알아본다. 그리고 어느 정도의 전력 소비까지 고객이 감내할 수 있는지를 종합적으로 판단한다. 인텔과 같은 로직 회사의 경우도 비슷하다. 고객이 어느 정도의 CPU 성능을 요구할지, 노트북 고객들은 어느 정도의 배터리 수명을 요구하고 CPU로부터 어느 정도의 전력 및 발열까지 감내할 수 있는지를 조사한다. 이렇게 모인 정보를 바탕으로 각 회사들은 자신의 칩이 시장의 요구사항을 맞출 수 있도록 최적의 디자인을 만들기 시작하는데, 이를 반도체 설계라고 한다. - 〈서장 2 반도체를 만든다는 것-제조 공정 이해하기〉 중에서 삼성전자가 플래시 메모리 시장에서 이룬 성취는 부분적으로는 D램 시장에서와 비슷하지만, 세부 내용에서는 많은 차이를 보인다. 삼성전자는 D램 시장에서는 시장의 단순함을 인정하고, 압도적인 원가 경쟁력을 차지함으로써 경쟁 업체를 고사시키는 방법을 사용했다면, 낸드 시장에서는 D램의 전략을 사용하되 마켓의 흐름을 읽어 사용자가 원하는 바를 파악하고, 가치를 제공하기 위해 낸드와 다른 하드웨어 등을 섞어 솔루션을 제공했다는 차이가 있다. 그리고 이는 강력한 수직계열화로 뒷받침되었다. - 〈1장. 삼성전자: 무모한 도전으로 시작해 챔피언이 되다〉 중에서 이렇게 왕좌에 올라간 인텔이었지만, 인텔은 석유 독과점 기업들처럼 그 과실을 여유롭게 누릴 수 는 없었다. 외부 위탁 제조 생산을 취소시켜 NEC, TI 등의 거대한 경쟁자들을 미리 제거하는 데는 성공했다. 하지만 AMD가 포기하지 않고 CPU 자체 설계를 시작했다는 것이 있었고, 내부적으로는 과거의 인텔이 자신의 경쟁자가 될 수밖에 없는 시장의 특성 때문이었다. CPU는 사실상 수명이 무한했기 때문에 인텔의 신형 CPU가 구형 CPU보다 좋지 않다면 수요를 창출할 수 없었을 것이다. 이러한 이유로 인텔은 투자를 줄이고 독점 시장의 수익으로 제자리에 머물러 있을 수 없었다. 적어도 올해의 물건은 작년의 문제보다 가치가 높아야만 했다. - 〈2장. 착한 독재자 인텔: CPU의 강자로 군림하다〉 중에서 반도체는 설계도만으로는 아무것도 할 수 없다. 반도체 실물을 무슨 수를 써서라도 확보해야만 한다. 이미 만들어진 설계도를 바탕으로 위탁 제조를 전문으로 하는 회사들 역시 점점 규모를 불려나가게 되는데, 이를 파운드리Foundry라 부른다. 이러한 현상은 설계 전문 회사와 파운드리 모두에게 윈-윈이었다. 첨단 공정의 이익은 지속적으로 누리고 싶으나, 자사 설비만으로는 가동률을 높일 수 없던 수많은 반도체 회사가 설계와 제조로 분업화를 이루게 된 것이다. 두 식당이 따로 자재 조달과 요리를 하는 모델에서, 두 식당이 약속하여 한 명은 자재만 조달하고, 다른 한 명은 주방에서 요리만 하는 방식으로 변화한 것이다. 이러한 분업화 덕분에 팹리스들은 무거운 자본 투자의 짐을 줄여 경영상의 부담을 줄이는 한편, 빠르게 변화하는 IT 산업에 맞춰 빠르게 체질을 전환할 수 있었다. - 〈3장. 팹리스와 파운드리: 거대한 IDM 틈의 생존자〉 중에서 영원할 것 같던 인텔의 CPU 지배는 모바일 플랫폼이 대거 등장하면서 과거의 지위를 누릴 수 없게 되었다. 인텔과 함께하던 전통적 PC 제조사들과 대만의 완제품 PC 부품 회사들도 힘든 상황을 견뎌야 했다. 그럼에도, 인텔은 5년 넘는 기간 동안 수많은 ARM 서버의 도전을 전부 물리치고 여전히 최강자로 군림하며 고부가가치 시장을 독식하고 있다. 여전히 엔터프라이즈 서버 시장에서는 인텔을 대체할 존재는 나타나지 않았으며, 차세대 연산 칩 후보 중 하나인 FPGA 회사 알테라Altera를 인수한 것이 인텔에게 다시 반격의 실마리를 가져다줄 수 있을지 모른다. - 〈4장. 영원한 것은 없다: 승자 기업들의 도전과 과제〉 중에서 그나마도 이 모델은 낸드 셀의 성능이 같다는 것을 가정했을 때인데, 기술적으로 열위에 있는 중국 회사들의 낸드가 글로벌 제조사들과 맞먹는 수준의 셀 읽기 특성을 가지고 있을 가능성은 매우 낮다. 그러므로 웨이퍼를 한 장 더 써서 얻은 IO 성능은 결국 셀 성능 부족에 잡아먹힐 가능성이 높다. 이러한 낸드는 쉽게 말하면 톨게이트만 20차로로 늘려놓은 고속도로와 같다. 톨게이트가 넓으니 자동차들이 고속도로로 진입하는 속도 자체는 빠르겠지만, 톨게이트 통과 뒤에 이어지는 2차선 고속도로에서 최고 속도가 80km/h라면 무슨 의미가 있겠는가? 고속도로 사용자에게 중요한 것은 목적지까지 가는 데 걸리는 시간 총합이지, 고속도로 톨게이트를 얼마나 빨리 통과했느냐가 아니다. 톨게이트를 통과했는데 정작 고속도로가 밀리고 있다면 의미가 있다고 할 수 있을까? - 〈6장. 기술 패권의 욕망: 중국 반도체 굴기는 성공할 수 있을까〉 중에서