반도체 분야 정리 (21/2/4)

반도체 분야에 대하여 전반적인 공부가 필요하여, 살펴보면서 간단하게 정리를 하는 포스팅을 작성.

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반도체 기술 분류와 구분

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반도체 사업 구분

 

메모리 반도체

정보(Data)를 저장하는 반도체로 정보 저장방식에 따라 램(RAM, 휘발성)과 롬(ROM, 비휘발성)으로 구분

DRAM : 휘발성 메모리 반도체 // NAND 플래쉬 : 비휘발성 메모리 반도체

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비메모리 반도체

데이터를 연산하거나 처리(제어, 변환 등)하는 시스템반도체와 개별 소자를 포함한 기타 반도체로 구성되어 범위가 넓고 다양함

일반목적용 시스템 반도체
－ 마이크로프로세서(MPU, Micro-processors unit), 마이크로컨트롤러(MCU, Microcontrollers unit), 디지털신호처리(DSP, Digital Signal Processor) 등 컴퓨터를 제어하는 마이크로칩(Micro-components)1)과 논리소자(General-Purpose Logic IC)2), 아날로그 IC3), 광학용 반도체(Optoelectronics)4), 비광학용 센서(Non-optical Sensors) 등

활용처 목적용 시스템 반도체
－ 분리형 어플리케이션/멀티미디어 프로세서(Discrete Application/Multimedia Proces sor), 분리형 베이스밴드(Discrete Cellular Baseband), 일체형 어플리케이션/멀티미디어 프로세서(Integrated Baseband/Application Processor), 그래픽 처리 프로세서 (GPU, Graphics Processing Units), 전력 관리 반도체(Power Management), 유뮤선 통신 반도체(Wireless/Wired Connectivity), 주파수 관리 반도체(RF Front-End) 등

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메모리 반도체와 비메모리 반도체 비교

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메모리 반도체

삼성, SK하이닉스 등 국내 종합반도체기업이 메모리반도체 시장에서 세계 최고의 공정기술, 설계기술 보유

(삼성 39.7%, SK하이닉스 22%, 마이크론 18.3% 순 (Gartner, 2019))

- DRAM : 3개 사의 독과점체계 (삼성 43.3%, SK하이닉스 29.9%, 마이크론 23.2% 순)

- NAND 플래쉬 :  6개 사의 경쟁체계  (삼성 37.9%, Western Digital 15.5%, 도시바메모리 14.6%, 마이크론 11,1%, SK하이닉스 11.0%, 인텔 4.1% 순) → 인텔의 NAND 플래시 사업부분을 SK하이닉스 인수 (2020년 10월 발표)

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비메모리 반도체

미국 기업이 시장을 선도하고 있으며, 압도적인 경쟁력을 보유한 인텔(IDM), 브로드컴(Fabless), 퀄컴(Fabless)을 선두로 다수의 사업자가 경쟁
(상위 11개 기업에 미국이 6개, 대만 ․ 독일 ․ 한국 ․ 네덜란드 ․ 유럽 등 각 1개씩 포함)

비메모리 반도체는 부가가치가 높고 메모리반도체 대비 가격이 안정적이며, 가치사슬별로는 팹리스의 시장규모가 가장 큼

 

메모리 반도체와 비메모리 반도체 비교

 

 

 

반도체 분류별 주요제품 및 시장규모

 

 

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비메모리 반도체 시장 현황

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1. 팹리스(Fabless) 분야

반도체 생산설비(Fab)을 가지고 있지 않고, 반도체 핵심 설계 엔지니어와 직접 개발한 반도체설계도(IP)만을 가지고 고객이 요구하는 반도체를 설계하는 기업

미국과 대만, 중국이 시장을 각각 68%, 17%, 5% 점유(Gartner, 2019)

(미국) Qualcomm, Nvidia, AMD 등

(대만) MediaTek, Novatek 등

(중국) HiSilicon(Huawei의 반도체 자회사), UniSoc, MLS, Bitmain 등

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2. 파운드리(Foundry) 분야

(Foundry) IDM, Fabless 기업이 만든 반도체 설계도를 바탕으로, 이를 위탁받아 생산만을 전문으로 하는 회사

대만 기업이 시장의 62.4%를 점유하고 있으며, 상위 3개사의 시장점유율이 71.1% 인 과점구조

삼성전자의 파운드리는 세계 5대 팹리스 중에 퀄컴(모바일 AP), 엔비디아(GPU)를 8~5나노 공정의 주요 고객사로 두고 있는데, 아래 기사와 같이 AMD가 삼성전자에 파운드리를 맡기면 삼성전자로선 세계 5대 팹리스 중 3곳을 고객으로 삼게 된다.
https://www.mk.co.kr/news/business/view/2021/02/110565/

삼성전자, 인텔 경쟁사 AMD 칩 위탁생산 수주 가능성↑

세계 5대 팹리스 : 퀄컴, 브로드컴, 엔비디아, 미디어텍, AMD

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3. 반도체 IP(Intellectual Property) 분야

IDM, Fabless ․ Foundry 기업이 적용 ․ 활용할 수 있는 표준 반도체 설계 자산(IP)을 제공하는 기업으로 해외 ARM, Synopsys 등 소수 기업이 존재

보유하고 있는 IP가치 증대를 위한 지속적인 연구개발 능력이 매우 중요
└ 비메모리 반도체 시장은 제품 수명 주기가 매우 짧아 설계자산(IP)의 지속적인 개선/개발이 필요하여, IDM ․ Fabless ․ Foundry ․ Packaging&Test 등 반도체 업체에게 다양한 방식으로 IP 라이선스를 제공

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4. 반도체 패키징/테스트 및 소재/장비 분야

Packaging & Test : 가공된 웨이퍼 조립 및 밀봉하고 성능을 시험하는 활동

대만이 팹리스, 파운드리 부문의 발전에 힘입어, 패키징 및 테스트 시장도 지배

상위 10개 기업 중 대만기업 4개를 포함하면 점유율 38.3% 차지

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소재(부품) & 장비 :  소재, 부품은 일본 기업이 시장을 석권 / 장비 분야는 소수의 선진국 업체들이 시장을 장악

(소재 ․ 부품) 원재료인 실리콘 웨이퍼를 중심으로 증착소재, 식각가스 등 신소재 개발 진행

(장비) 공정미세화 등으로 생산 장비의 신뢰성 확보가 더욱 중요해지고 있는 상황
* AMAT(美, 증착 ․ 식각), LamResearch(美, 식각), ASML(EU, 노광), TEL(日, 증착,식각), KLA-Tencor(美, 측정분석)과 같은 글로벌 Top 5 기업들이 시장의 70% 점유

 

* 반도체 주요 장비 및 기능

구 분	공 정	주요 장비	기 능
전공정					노광	- Stepper / Scanner - Track	빛을 사용하여 웨이퍼 위에 회로모양을 그리는 장비
식각	- Etcher - Asher	노광에서 그려진 대로 식각을 통해 모양을 만드는 장비
증착	- CVD	웨이퍼 위에 특정 용도막(산화막 등)을 증착
열처리	- Furnace	열을 이용하여 웨이퍼 내 물질을 균질하게 하거나, 증착
측정/분석	- Wafer Inspection - Metrology	웨이퍼 내의 물질 특성 (두께, 성분 등)을 분석
후공정			조립	- Die Attacher - Wire Bonder	패턴이 그려진 웨이퍼를 절단하여 패키징하기 전까지의 장비
패키징	- Molding - Marking	웨이퍼에 금속선을 접속시키는 매개체를 형성하여 배선을 연결, 밀봉하는 장비
검사	- Tester, Handler - Burn-in 시스템	칩의 불량 여부를 판정하는 장비