반도체업에 대해서(1/2)-반도체의 역사와 종류

반도체 시장은 약 50년간의 역사를 가지고 있다. 50년 간 시장의 패권은 미국, 일본을 걸쳐서 우리나라로 넘어왔다.

반도체 산업의 처음 주도권은 당연히 미국이었다. 1970년 미국의 인텔은 DRAM을 처음 개발하며 주도권을 가져갔다.

하지만 경쟁이 치열해지면서 미국의 수많은 반도체 기업들은 일본 업체에 특허료를 받고, 기술을 이전하였다. 

일본은 이러한 기회를 놓치지 않고, 이전받은 기술을 향상해 1980년대에는 세계 반도체의 70% 이상이 일본에서 생산될 정도로 주도권을 이어받았다. 이를 지켜본 삼성전자는 1983년 시장 진출을 결정했고, 그로부터 9년이 지난 1992년 도시바를 제치며 세계 1위 기업으로 우뚝 섰다.

여기서 반도체에 대한 간략한 설명이 필요하다.

반도체는 문자 그대로 전기가 잘 통하는 도체와 전기가 통하지 않는 부도체의 중간 성질을 가지는 물질을 일컫는다. 즉 보통, 평소에 전기가 잘 통하지 않지만 어떤 특정한 열이나 빛을 가하면 전기가 통하게 된다. 우리 주위에 있는 거의 모든 정보통신제품에는 반도체가 사용된다. 이처럼 반도체 산업은 뛰어난 기술이 핵심 경쟁 요소로 자리 잡고 있는 전통적인 제조업에 해당한다.

반도체는 메모리 반도체와 비메모리 반도체로 구분한다. 세계 반도체 시장에서 메모리 시장은 약 25%, 비메모리 시장은 75%를 차지한다. 여기서 우리나라는 삼성전자를 앞세워 메모리 반도체 시장에 올인해왔다. 여기서 추가 적으로 메모리는 정보를 기록하고 저장인 주 기능이지만, 비메모리는 정보의 제어와 연산 등을 주 기능으로 삼고 있다.

또 다른 점은 메모리를 생산하는 업체가 많지 않기 때문에 소품종으로 대량 생산하며, 결국 규모의 경제로 나아가는 것이 궁극적인 목표이기 때문에 생산단가 절감이 주요 경쟁력이 된다. 실제로 메모리 반도체 산업은 연평균 생산단가를 2~3% 정도 줄여가고 있다. 반대로 비메모리 반도체는 다양한 품종의 소량 생산이 이루어지기 때문에 반도체 설계기술이 산업의 핵심이다. 결국 메모리는 생산이, 비메모리는 설계가 주요 포인트인 반도체 분야이다.

메모리 반도체는 컴퓨터, 가전업체, 스마트폰 제조업체 등에서 주로 대량으로 구매하며 제품의 차별화가 거의 존재하지 않는다. 반대로 비메모리 반도체는 8000여 종의 다양한 제품으로 포트폴리오가 구성되어 있으며 선주문하고 그때 맞춤으로 제작되는 방식이다. 그렇기 때문에 협상테이블에서는 메모리 반도체 분야보다 훨씬 더 우위에 있다고 볼 수 있는 것이다. 

자, 조금 더 자세히 들어갈 필요가 있다.

메모리와 비메모리 반도체의 세부 종류를 반드시 알아 두어야 한다. 왜냐하면 각 각의 분야에서 맡은 업체만 해도 여러 수십 곳이고, 아주 세분되어 있고, 각각 혜택을 받는 업체들이 연결고리처럼 이어져 있기 때문이다. 

 먼저, 메모리 반도체에는 RAM과 ROM이 있다. RAM은 저장해둔 정보를 리딩하고 내용 변경이 가능하지만, ROM은 리당만 할 수 있지 내용 변경이 불가하다. 우리가 보통 CD를 사면 읽기만 하지 않는가. 그렇기 때문에 CD-ROM이라고 불리지, CD-RAM으로 불리지는 않는다.

RAM은 다시 SRAM과 DRAM으로 나뉘게 되는데, SRAM은 전원만 딱 들어오면 정보를 계속해서 저장할 수가 있다. 정보의 처리 속도가 빠르고, 전력 소모도 딱 전원이 들어올 때만 작동하기 때문에 적다. 하지만 이를 작게 만들거나 대용량 데이터는 처리하기 어렵다는 한계가 있어서, 대형서버, 통신기지국, 그래픽카드 등의 소용량 메모리에 적용이 된다.

 반면 DRAM은 전원이 켜져 있는 상태에서도 미세한 전류가 추가로 흘러야 정보를 저장할 수 있다. SRAM보다 당연히 전력 소모가 큰 게 단점이지만, 소형화가 잘된다는 장점이 있다. 그래서 PC 등 각종 스마트 기기에 사용되면 우리나라가 세계 시장에서 아주 높은 점유율을 가지고 있는 분야이기도 하다.

자 여기서 RAM 책상 위 공책이라면, ROM 책장에 꽂혀있는 책이다. 자주 보지 않는 자료들은 책상보다 책장에 꽂아두듯이 ROM은 특정한 정보가 휘발될 염려가 없어서 장기간 보관될 수 있는 장점이 있다.

 ROM은 우리가 보통 플래시메모리라고 부르는데, 전원이 끊겼다고 해도 정보가 남아 있는 비휘발성 메모리에 해당한다. 플래시메모리는 빠른 데이터 처리가 가능한 RAM의 장점과 데이터를 영구 보존할 수 있는 ROM의 장점을 모두 가지고 있어, 세계에서 가장 수요가 많은 메모리이다. 플래시 메모리도 조금 더 디테일하게 보면 노형(NOR)과 낸드(NAND)형으로 나뉘게 된다. 대부분은 낸드 플래시가 사용된다.

그렇다면 낸드(NAND)플래시란 무엇인가? 순차적으로 정보 접근이 가능한 비휘발성 메모리 칩이다. 즉 비디오, 사진 등 대용량 정보를 저장하는 데 적합하다. 통계적으로 보면 DRAM은 전체메모리 시장의 56%, ROM 계열의 낸드플래시가 그 바로 뒤를 이어 41%를 차지할 만큼 매우 많은 수요가 있다. 다시 한번 기억하자 메모리반도체는 정보 저장, 비메모리 반도체는 정보 처리가 목적인 것을 말이다. 비메모리 반도체는 주로 우리가 잘 아는 CPU 산업이나, AP 산업 등이 있다. 다음 시간에는 반도체의 공정에 대해서 한번 알아보고, 그 속에서 어떤 과정을 중점적으로 보아야 하며, 요즘 시대에서는 어떤 흐름까지 진행되고 있는지를 간략하게 살펴볼 예정이다. 우리 삶 속의 반도체를 아는 것은 세상을 아는 것과 동일하다. 관심을 가지고 공부해야 한다.