2021년부터 2022년까지는 코로나19 발생으로 인한 특별 수요 덕분에 세계 반도체 시장이 급속도로 성장했습니다. 그러나 코로나19 팬데믹으로 인한 특별 수요는 2022년 하반기에 종료되었고, 2023년에는 역사상 가장 심각한 경기 침체 중 하나로 이어졌습니다.
하지만 이번 대침체는 2023년에 바닥을 칠 것으로 예상되며, 올해(2024년)에는 전면적인 회복이 기대됩니다.
실제로, 다양한 유형의 분기별 반도체 출하량을 살펴보면, 로직 반도체는 이미 코로나19로 인한 특별 수요로 정점을 찍고 사상 최고치를 경신했습니다. 또한, 모스 마이크로 반도체와 아날로그 반도체 역시 코로나19 특별 수요 종료로 인한 감소폭이 크지 않아 2024년에 사상 최고치를 경신할 가능성이 높습니다(그림 1).
그중에서도 모스 메모리는 상당한 하락세를 보이다가 2023년 1분기에 바닥을 찍고 회복세에 접어들었습니다. 하지만 코로나19 특수 수요의 정점에 도달하기까지는 아직 상당한 시간이 걸릴 것으로 보입니다. 그럼에도 불구하고 모스 메모리가 정점을 넘어서면 반도체 전체 출하량은 틀림없이 사상 최고치를 경신할 것입니다. 제 생각에는 이러한 상황이 발생한다면 반도체 시장이 완전히 회복되었다고 말할 수 있을 것입니다.
하지만 반도체 출하량 변화를 살펴보면 이러한 견해가 잘못되었음을 알 수 있습니다. 회복세를 보이던 모스 메모리 출하량은 상당 부분 회복된 반면, 사상 최고치를 기록했던 로직 소자 출하량은 여전히 매우 낮은 수준에 머물러 있기 때문입니다. 다시 말해, 세계 반도체 시장을 진정으로 되살리려면 로직 소자 출하량이 크게 증가해야 합니다.
따라서 본 기사에서는 다양한 종류의 반도체와 전체 반도체의 출하량 및 수량을 분석할 것입니다. 다음으로, 로직 반도체 출하량과 전체 출하량의 차이를 예시로 들어 TSMC의 웨이퍼 출하량이 빠른 회복세에도 불구하고 여전히 뒤처지고 있음을 보여줄 것입니다. 더 나아가 이러한 차이가 발생하는 이유를 추측하고, 글로벌 반도체 시장의 완전한 회복이 2025년까지 지연될 수 있다는 전망을 제시할 것입니다.
결론적으로, 현재 반도체 시장 회복세는 NVIDIA의 GPU 가격 폭등으로 인한 "착시" 현상입니다. 따라서 TSMC와 같은 파운드리 업체들이 최대 생산 능력에 도달하고 로직 출하량이 사상 최고치를 경신할 때까지는 반도체 시장이 완전히 회복되지 않을 것으로 보입니다.
반도체 출하량 가치 및 수량 분석
그림 2는 다양한 유형의 반도체 및 전체 반도체 시장의 출하액 및 출하량 추세를 보여줍니다.
모스마이크로의 출하량은 2021년 4분기에 정점을 찍고 2023년 1분기에 최저점을 기록한 후 회복세를 보였습니다. 반면, 출하량은 2023년 3분기부터 4분기까지 큰 변화 없이 거의 변동이 없었으며, 소폭 감소하는 추세를 나타냈습니다.
모스 메모리의 출하액은 2022년 2분기부터 급격히 감소하기 시작하여 2023년 1분기에 최저점을 찍은 후 반등했지만, 같은 해 4분기에야 최고치의 약 40% 수준으로 회복하는 데 그쳤습니다. 한편, 출하량은 최고치의 약 94% 수준까지 회복했습니다. 즉, 메모리 제조업체들의 공장 가동률이 거의 최대치에 근접하고 있는 것으로 보입니다. 이제 관건은 DRAM과 NAND 플래시 가격이 얼마나 상승할 것인가입니다.
로직(Logic)의 출하량은 2022년 2분기에 정점을 찍고 2023년 1분기에 최저점을 기록한 후 반등하여 같은 해 4분기에 사상 최고치를 경신했습니다. 반면 출하액은 2022년 2분기에 정점을 찍은 후 2023년 3분기에는 정점의 약 65% 수준으로 하락했고, 같은 해 4분기에는 보합세를 유지했습니다. 즉, 로직에서는 출하량과 출하액의 추이에 상당한 차이가 나타납니다.
아날로그 출하량은 2022년 3분기에 정점을 찍고 2023년 2분기에 최저점을 기록한 후 안정세를 유지하고 있습니다. 반면, 출하액은 2022년 3분기에 정점을 찍은 후 2023년 4분기까지 지속적으로 감소했습니다.
마지막으로, 전체 반도체 출하액은 2022년 2분기부터 크게 감소하여 2023년 1분기에 최저점을 찍은 후 상승세로 전환하여 같은 해 4분기에는 최고치의 약 96% 수준까지 회복했습니다. 반면, 출하량 역시 2022년 2분기부터 크게 감소하여 2023년 1분기에 최저점을 찍은 후 최고치의 약 75% 수준에서 정체 상태를 유지하고 있습니다.
위 내용을 보면, 출하량만 고려했을 때 모스 메모리가 문제 영역으로 보입니다. 최고치 대비 약 40% 수준으로 회복하는 데 그쳤기 때문입니다. 그러나 더 넓은 시각으로 보면 로직 반도체가 심각한 문제입니다. 출하량은 사상 최고치를 경신했지만, 출하액은 최고치의 약 65% 수준에서 정체되어 있기 때문입니다. 로직 반도체의 출하량과 출하액 간의 이러한 격차는 반도체 산업 전체에 영향을 미치는 것으로 보입니다.
요약하자면, 글로벌 반도체 시장의 회복은 모스 메모리 가격 상승과 로직 유닛 출하량의 상당한 증가 여부에 달려 있습니다. DRAM과 NAND 가격이 지속적으로 상승하는 상황에서 가장 큰 과제는 로직 유닛 출하량 증가입니다.
다음으로, TSMC의 출하량과 웨이퍼 출하량의 추이를 설명하여 Logic의 출하량과 웨이퍼 출하량의 차이점을 구체적으로 보여드리겠습니다.
TSMC 분기별 출하액 및 웨이퍼 출하량
그림 3은 TSMC의 노드별 매출 구성과 2023년 4분기 7nm 이상 공정의 매출 추세를 보여줍니다.
TSMC는 7nm 및 그 이후 공정을 첨단 노드로 분류하고 있습니다. 2023년 4분기 첨단 노드 시장에서 7nm가 17%, 5nm가 35%, 3nm가 15%를 차지하여 총 67%를 기록했습니다. 또한, 첨단 노드 매출은 2021년 1분기 이후 분기별로 꾸준히 증가해 왔으며, 2022년 4분기에 한 차례 감소세를 보인 후 바닥을 치고 2023년 2분기부터 다시 상승세를 이어가 같은 해 4분기에 사상 최고치를 경신했습니다.
즉, 첨단 노드의 판매 실적을 살펴보면 TSMC는 좋은 성과를 보이고 있습니다. 그렇다면 TSMC의 전체 분기별 매출액과 웨이퍼 출하량은 어떨까요(그림 4)?
TSMC의 분기별 출하액과 웨이퍼 출하량 차트는 대략적으로 일치합니다. 2000년 IT 버블 시기에 정점을 찍었고, 2008년 리먼 사태 이후 하락했으며, 2018년 메모리 버블 붕괴 이후에도 계속 하락했습니다.
하지만 2022년 3분기 특별 수요 정점 이후의 양상은 달랐습니다. 출하액은 202억 달러로 정점을 찍은 후 급격히 감소했지만, 2023년 2분기에 157억 달러로 바닥을 친 후 반등하기 시작하여 같은 해 4분기에는 197억 달러에 도달했는데, 이는 정점의 97% 수준입니다.
반면, 분기별 웨이퍼 출하량은 2022년 3분기에 397만 개로 정점을 찍은 후 급락하여 2023년 2분기에는 292만 개로 최저치를 기록했고, 이후에는 정체 상태를 유지했습니다. 같은 해 4분기에도 출하량은 정점 대비 크게 감소했지만, 여전히 296만 개에 그쳐 정점보다 100만 개 이상 줄어든 수치를 보였습니다.
TSMC에서 가장 흔하게 생산하는 반도체는 로직(Logic)입니다. TSMC의 2023년 4분기 첨단 노드(Advanced Node) 매출은 사상 최고치를 경신했으며, 전체 매출은 과거 최고치의 97% 수준까지 회복했습니다. 그러나 분기별 웨이퍼 출하량은 최고치 대비 100만 개 이상 감소했습니다. 다시 말해, TSMC의 전체 공장 가동률은 약 75%에 불과합니다.
전 세계 반도체 시장 전체를 살펴보면, 로직 칩 출하량은 코로나19 팬데믹으로 인한 수요 급증 기간 동안 최고치의 약 65% 수준으로 감소했습니다. TSMC의 분기별 웨이퍼 출하량 역시 최고치 대비 100만 장 이상 감소했으며, 공장 가동률은 약 75%로 추산됩니다.
향후 글로벌 반도체 시장이 진정으로 회복되려면 로직 출하량이 크게 증가해야 하며, 이를 위해서는 TSMC를 비롯한 파운드리의 가동률이 거의 최대치에 근접해야 합니다.
그렇다면 정확히 언제 이런 일이 일어날까요?
주요 주조 공장의 가동률 예측
2023년 12월 14일, 대만 시장조사기관 트렌드포스는 그랜드 닛코 도쿄 베이 마이하마 워싱턴 호텔에서 "산업 집중 분석 정보" 세미나를 개최했습니다. 이 세미나에서 트렌드포스의 애널리스트 조애나 치아오는 "TSMC의 글로벌 전략과 2024년 반도체 파운드리 시장 전망"에 대해 발표했습니다. 특히, 조애나 치아오는 파운드리 가동률 예측에 대해 언급했습니다(그림 참조).
로직 제품의 출하량은 언제 증가할까요?
이 8%는 의미 있는 수치일까요, 아니면 의미 없는 수치일까요? 미묘한 질문이지만, 2026년에도 나머지 92%의 웨이퍼는 여전히 AI 관련 칩이 아닌 다른 반도체 칩 생산에 사용될 것입니다. 그중 대부분은 로직 칩일 것입니다. 따라서 로직 칩 출하량이 증가하고 TSMC를 비롯한 주요 파운드리 업체들이 최대 생산 능력에 도달하려면 스마트폰, PC, 서버와 같은 전자 기기에 대한 수요가 증가해야 합니다.
요약하자면, 현재 상황으로 볼 때 엔비디아의 GPU와 같은 AI 반도체가 우리의 구세주가 될 것이라고는 생각하지 않습니다. 따라서 세계 반도체 시장은 2024년까지 완전히 회복되지 않거나, 심지어 2025년까지 지연될 수도 있다고 예상합니다.
하지만 이러한 예측을 뒤집을 수 있는 또 다른 (낙관적인) 가능성이 있습니다.
지금까지 설명한 AI 반도체는 모두 서버에 설치된 반도체를 지칭했습니다. 그러나 이제는 개인용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿과 같은 단말기(엣지)에서 AI 처리를 수행하는 추세가 나타나고 있습니다.
예를 들어 인텔이 제안한 AI PC와 삼성의 AI 스마트폰 개발 시도 등이 있습니다. 이러한 제품들이 대중화된다면(즉, 혁신이 이루어진다면), AI 반도체 시장은 급속도로 성장할 것입니다. 실제로 미국 시장조사기관 가트너는 2024년 말까지 AI 스마트폰 출하량이 2억 4천만 대, AI PC 출하량은 5천450만 대에 이를 것으로 예측했습니다(참고용). 이 예측이 현실화된다면, 최첨단 로직에 대한 수요(출하액 및 수량 측면 모두)가 증가하고 TSMC와 같은 파운드리의 가동률이 높아질 것입니다. 또한, MPU와 메모리에 대한 수요도 빠르게 증가할 것으로 예상됩니다.
다시 말해, 그런 세상이 도래하면 AI 반도체가 진정한 구세주가 될 것입니다. 따라서 앞으로는 엣지 AI 반도체의 동향에 집중하고자 합니다.
게시 시간: 2024년 4월 8일