▲ 김수겸 IDC 부사장이 `SEMI 회원사의 날 2024`에서 반도체 시장에 대해 발표하고 있다.

최근 AI(인공지능) 거품론으로 반도체 시장 또한 침체 될 수도 있다는 우려가 제기된 가운데, HBM 등의 확대로 인해 AI가 반도체 수요를 주도하며 2028년까지 연평균 7.9% 성장할 것이라는 전망이 제기 됐다. 또한 AI 수요 증가가 메모리 품목을 다양화해 반도체 시장 성장을 이끌 것이라는 의견도 제시됐다.

국제반도체장비재료협회(SEMI)는 24일 수원컨벤션센터에서 ‘SEMI 회원사의 날 2024’를 개최했다. SEMI 회원사의 날은 반도체·디스플레이 등 관련 산업의 시장동향 및 기술전망에 관한 다양한 정보를 제공하며 국내외 반도체 장비 및 재료업체 회원사들이 한 자리에 모여 상호 간의 네트워킹을 도모하는 자리다.

이 날 행사에서 글로벌 시장조사기관 IDC 김수겸 부사장은 ‘2024 반도체 시장전망’에 대해 발표했다. 김 부사장은 “반도체 시장은 2023년 말 몇몇 핵심 수요 영역이 안정화돼 공급이 균형을 이루면서 장기적인 재고 수정이 끝나고, 거시 경제의 위험 완화, 가격 반등으로 인한 단기 수요 개선, AI로 인한 인프라 확대 등으로 점진적인 개선세를 보이고 있다”고 말했다.

현재 미국, 유럽, 중국 등 세계 각국의 경제 회복세 흐름이 다르고 글로벌 GDP의 정체, 중국의 경제 성장 둔화가 지속돼 스마트폰, PC 등 반도체 수요가 제한적일 수도 있다는 우려가 나오고 있지만 AI에 대한 수요 확대 추세로 인해 반도체 시장 성장은 계속 될 것이라고 설명했다.

2023년 말 공급업체의 재고 정리가 끝나고 낮은 비트 출하 수준에서 운영 모델과 수익성에 집중함에 따라 메모리 가격이 개선되고 있다. 이에 DRAM 및 NAND의 매출이 크게 회복돼 반도체 시장 회복세가 형성 되고 새로운 아키텍처가 AI 채택을 촉진함에 따라 PC 및 스마트폰 수요는 안정화되고 있다.

▲ 전체 반도체 시장 전망

지난해 반도체 시장의 매출은 5,538억 달러를 기록했으며, 올해 6,730억 달러, 내년 7,798억 달러로 15.8%의 성장률을 보일 것으로 예측된다. 또한 2028년에는 9,020억 달러를 기록하면서 올해부터 2028년까지 연평균 7.9%의 성장률을 보일 것이라고 전망된다.

올해 메모리 시장은 1,696억 달러에서 내년 2,103억 달러로, 비메모리는 5,034억 달러에서 5,694억 달러로 모두 매출 성장이 이뤄질 것으로 보인다. 올해부터 2028년까지는 메모리 5.7%, 비메모리 8.4%의 연평균 성장률을 보일 것으로 예상된다.

이 같은 성장세는 데이터센터와 네트워크 등 AI 반도체가 전체 시장을 이끌어 가기 때문이라고 분석 했다. 올해부터 2028년까지 네트워크와 데이터센터 관련 반도체 매출 연평균 성장률은 각각 26.4%, 16.2%로 △휴대전화 6.1% △자동차 4.4% 등 다른 응용처보다 매우 높다.

게다가 기업의 IT 지출은 올해 후반과 내년에 회복되고 교체 주기를 시작 할 것으로 보이고, AI 투자 모멘텀은 ICT 지출이 지속 가능하도록 해 AI 추세는 컴퓨팅, 메모리 및 스토리지 지출에 긍정적인 영향을 미쳐 반도체 시장의 성장을 견인할 것으로 보인다.

김 부사장은 “올해와 내년 반도체 시장은 중국 경기 회복 지연으로 PC 등 소비자향 반도체 수요가 약화되지만 AI 수요는 강세를 유지해 반도체 시장 성장을 하드캐리 할 것”이라고 말했다. 디램 부문에서 AI 침투는 서버, 모바일, PC 순으로 이어지고, 낸드의 경우 AI를 탑재한 eSSD는 올해 2배로 성장 할 것이라고 설명했다.

▲ 시트그룹 이세철 전무가 `SEMI 회원사의 날 2024`에서 `반도체 기술현황 및 트렌드’에 대해 설명하고 있다.

이어 시트그룹 이세철 전무는 ‘2024 반도체 기술현황 및 트렌드’에 대해 발표 하며 그간 시장 일각에서 제기됐던 ‘AI 거품론’에 대해 우리의 미래 기술 방향이 AI로 가고 있으며 아직 갈 길이 멀어 현재 거품론에 대해 논의하기에는 이르다고 말했다.

AI 컴퓨팅이 고대역폭메모리(HBM) 및 DDR5에 대한 수요를 증가시킬 것으로 예상되기 때문이다. GPU에서 AI 학습을 위한 병렬 계산에 대한 수요 증가에 따라 HBM이 앞으로 Near Memory의 역할을 점점 더 많이 수행할 것으로 보이고, 시스템 메모리 내에서 데이터를 공급하고 AI 추론 작업의 메모리 기능을 지원하는 DDR5에 대한 수요도 증가할 것으로 예상된다.

HBM은 2023년 전체 출하량의 1.7%에 불과하지만 전체 DRAM 매출에서 HBM의 점유율은 11%이며, 앞으로 HBM의 점유율은 24년 23%, 25년 27%, 27년 30%로 증가할 것으로 보인다. 또한 DDR5를 포함한 전체 DRAM에서 AI 관련 DRAM 출하량 점유율이 2024년 15%, 2025년 21%, 2027년 34%로 증가할 것으로 예상된다. 수익 측면에서 AI DRAM의 전체 DRAM 수익 점유율이 2023년 16%, 2024년 31%, 2027년 56%에 도달할 것으로 예측된다.

▲ AI 관련 DRAM 단위/DRAM 매출 기여도

이세철 전무는 “대게 시장에서 수요 비중이 40~50%대 까지는 올라야 고점이라고 할 수 있는데, 현재 AI 반도체는 10% 중반대로 고점에 미치지 못해 신규 수요가 끝났다고 보기에는 어렵다”며 “다만, 2027년쯤에 AI 고점 논란이 나올 수 있다”고 말했다.

또한 이 전무는 AI 수요 증가가 메모리 품목을 다양화해 시장 성장을 이끌 것이라고 설명했다. 스마트폰과 같은 엣지 디바이스에서 기본적인 AI 작업을 처리하면 AI 서버는 나머지 작업을 빠르고 정확하게 처리할 수 있고, 민감한 개인 정보는 엣지 수준에서 더 안전하게 처리할 수 있어 중앙 집중형 서버에서 사용되는 고성능은 아니지만, 전력 소모를 최소화하고 초저지연과 높은 데이터 대역폭을 달성하는 LLW, LPDDR5T, LPCAMM 수요 증가가 예상된다.

또한 CXL은 고성능 컴퓨팅 시스템에서 CPU와 함께 사용되는 가속기, 메모리 및 저장 장치를 보다 효율적으로 활용하기 위해 새롭게 제안된 인터페이스로, 기존 컴퓨팅 시스템의 메모리 용량의 물리적 한계를 극복하고 메모리 용량을 획기적으로 확장할 수 있어 다양한 빅데이터 기반 작업에 CXL DRAM을 적극적으로 채택할 수 있다.

이 전무는 “과거에는 메모리가 인텔 CPU에 맞게 표준화됐지만 미래에는 다양한 AI 칩의 요구 사항을 충족하도록 요구되면서 메모리 제품은 앞으로 반맞춤형, 세미 커스터마이징 될 것”이라며, “메모리 시장은 파운드리 시장과 유사하게 고객 요구를 충족하기 위해 제품 최적화를 강화하는 방향으로 발전할 것” 이라고 설명했다.

마지막으로 이 전무는 “컴퓨팅 하드웨어 분야에서 반도체 아키텍처가 AI 컴퓨팅을 위한 메모리와 로직을 통합하는 방향으로 발전할 것”이라며, “컴퓨팅 구조가 메모리 칩이 로직 칩 위에 쌓이는 3D 스태킹으로 진화하면서 하이브리드 본딩과 같은 고급 패키징 기술 개발 경쟁이 심화 될 것”이라고 말했다.

하이브리드 본딩은 SiO2 기반 유전체 표면과 다른 유전체 표면을 접합하는 동시에 구리 기반 금속 표면을 다른 금속 표면과 본딩하는데 칩 사이를 연결할 때 활용되던 범프를 쓰지 않고, 칩과 웨이퍼의 구리 배선을 직접 붙이는 기술로 두께를 줄이고 경로를 짧게 해 저항을 낮춰 전달 효율성을 향상시킨다.

이 전무는 하이브리드 본딩을 이용한 3D 스태킹 구조가 본격화되면서 이에 따른 파운드리 기업과 메모리 기업 간의 경쟁과 협력이 더욱 증가할 것으로 예상된다고 설명했다. 또한 “반도체 장비 및 소재 분야에서는 3D 스태킹 및 하이브리드 본딩으로 이전의 소재 및 장비 공급업체에 상당한 변화와 기회를 창출할 것”이라고 말했다.

특히, 3D 패키징 및 하이브리드 본딩의 광범위한 채택으로 TSV(Through Silicon Via) 공정이 증가해 CMP 및 에칭 공정 채택이 용이해질 것이고 다이싱, 본딩, 검사 및 테스트에 대한 수요도 증가할 것이라고 덧붙였다.