2021년부터 2022년까지는 코로나19 팬데믹으로 인한 특수 수요 발생으로 글로벌 반도체 시장이 급속 성장했습니다. 그러나 코로나19 팬데믹으로 인한 특수 수요는 2022년 하반기에 정점을 찍고 2023년에는 역사상 가장 심각한 경기 침체 중 하나로 접어들었습니다.
그러나 대공황은 2023년에 바닥을 치고 올해(2024년)에 전면적인 회복이 예상됩니다.
실제로 다양한 유형의 분기별 반도체 출하량을 살펴보면, 로직은 이미 코로나19의 특수 수요로 인한 최고치를 넘어 새로운 역사적 최고치를 기록했습니다. 또한, 모스 마이크로와 아날로그는 코로나19 특수 수요 종료로 인한 감소세가 크지 않기 때문에 2024년에 역사적 최고치에 도달할 가능성이 높습니다(그림 1).

그중 모스 메모리는 큰 폭의 하락세를 보이다 2023년 1분기(Q1)를 저점으로 회복세를 보이고 있습니다. 하지만 코로나19 특수 수요의 정점에 도달하기까지는 상당한 시간이 필요할 것으로 보입니다. 하지만 모스 메모리가 정점을 돌파한다면 반도체 출하량은 새로운 역사적 최고치를 경신할 것이 분명합니다. 제 생각에는 그렇게 된다면 반도체 시장은 완전히 회복되었다고 할 수 있습니다.
그러나 반도체 출하량 변화를 살펴보면 이러한 견해는 틀렸다는 것이 분명합니다. 회복세를 보이고 있는 모스 메모리의 출하량은 대체로 회복된 반면, 사상 최고치를 기록했던 로직의 출하량은 여전히 매우 낮은 수준에 머물고 있기 때문입니다. 즉, 글로벌 반도체 시장을 진정으로 되살리려면 로직 유닛의 출하량이 크게 증가해야 합니다.
따라서 본 논문에서는 다양한 반도체 유형 및 전체 반도체 출하량과 수량을 분석합니다. 다음으로, 로직 출하량과 출하량 간의 차이를 예로 들어 TSMC의 웨이퍼 출하량이 빠른 회복에도 불구하고 어떻게 뒤처지고 있는지 살펴보겠습니다. 또한, 이러한 차이가 발생하는 이유를 분석하고, 세계 반도체 시장의 완전한 회복이 2025년까지 지연될 수 있다는 점을 시사합니다.
결론적으로, 현재 반도체 시장 회복세는 엔비디아의 GPU 가격이 매우 높아서 나타나는 "환상"일 뿐입니다. 따라서 TSMC와 같은 파운드리 업체들이 최대 생산 능력에 도달하고 로직 출하량이 사상 최고치를 경신할 때까지 반도체 시장은 완전히 회복되지 않을 것으로 보입니다.
반도체 출하량 및 수량 분석
그림 2는 다양한 종류의 반도체와 전체 반도체 시장의 출하 가치와 수량의 추세를 보여줍니다.
모스마이크로의 출하량은 2021년 4분기에 정점을 찍고 2023년 1분기에 바닥을 찍은 후 회복세를 보였습니다. 반면, 출하량은 큰 변동 없이 2023년 3분기부터 4분기까지 거의 변동이 없었으며, 소폭 감소했습니다.

모스 메모리의 출하량은 2022년 2분기부터 크게 감소하기 시작하여 2023년 1분기에 바닥을 친 후 상승하기 시작했지만, 같은 해 4분기에 정점의 약 40%까지만 회복했습니다. 반면 출하량은 정점의 약 94%까지 회복되었습니다. 즉, 메모리 제조업체의 공장 가동률이 최대 용량에 근접한 것으로 판단됩니다. DRAM과 NAND 플래시 가격이 얼마나 상승할지가 관건입니다.
로직의 출하량은 2022년 2분기에 정점을 찍고 2023년 1분기에 바닥을 찍은 후 반등하여 같은 해 4분기에 새로운 역사적 최고치를 기록했습니다. 반면, 출하량은 2022년 2분기에 정점을 찍고 2023년 3분기에 정점의 약 65% 수준으로 하락한 후 같은 해 4분기에는 변동이 없었습니다. 즉, 로직의 출하량과 출하량 추이 사이에 상당한 불일치가 존재합니다.
아날로그 출하량은 2022년 3분기에 정점을 찍고 2023년 2분기에 바닥을 찍은 후 안정적으로 유지되고 있습니다. 반면, 출하량은 2022년 3분기에 정점을 찍은 후 2023년 4분기까지 계속 감소했습니다.
마지막으로, 전체 반도체 출하량은 2022년 2분기부터 크게 감소하여 2023년 1분기에 바닥을 찍은 후 상승세로 돌아서 같은 해 4분기 최고치의 약 96% 수준으로 회복되었습니다. 반면, 출하량 또한 2022년 2분기부터 크게 감소하여 2023년 1분기에 바닥을 찍은 후, 그 이후로는 최고치의 약 75% 수준으로 유지되었습니다.
위 내용을 보면, 출하량만 놓고 보면 MOS 메모리가 문제 영역인 것으로 보입니다. 현재 최고치의 약 40% 수준까지 회복되었을 뿐입니다. 그러나 더 넓은 관점에서 보면, 로직이 심각한 문제임을 알 수 있습니다. 출하량은 역대 최고치를 기록했음에도 불구하고 출하량은 최고치의 약 65% 수준에서 정체되어 있습니다. 로직의 출하량과 출하량 간의 이러한 차이는 반도체 분야 전체에 영향을 미치는 것으로 보입니다.
요약하자면, 글로벌 반도체 시장의 회복은 모스(MOS) 메모리 가격 상승과 로직 유닛 출하량 증가에 달려 있습니다. DRAM과 NAND 가격이 지속적으로 상승하는 상황에서, 로직 유닛 출하량 증가가 가장 큰 관건이 될 것입니다.
다음으로 TSMC의 출하량과 웨이퍼 출하량의 움직임을 설명하여 Logic의 출하량과 웨이퍼 출하량의 차이를 구체적으로 보여드리겠습니다.
TSMC 분기별 출하량 및 웨이퍼 출하량
그림 3은 TSMC의 2023년 4분기 노드별 매출 내역과 7nm 이상 공정의 매출 추세를 보여줍니다.
TSMC는 7nm 이상을 첨단 노드로 분류합니다. 2023년 4분기에는 7nm가 17%, 5nm가 35%, 3nm가 15%를 차지하여 첨단 노드의 총 67%를 차지했습니다. 또한, 첨단 노드의 분기별 매출은 2021년 1분기부터 증가해 왔으며, 2022년 4분기에 한 차례 감소를 경험했지만, 2023년 2분기에 바닥을 찍고 다시 상승하기 시작하여 같은 해 4분기에 사상 최고치를 기록했습니다.

즉, 첨단 노드의 매출 실적을 살펴보면 TSMC가 좋은 성과를 보이고 있습니다. 그렇다면 TSMC의 전체 분기 매출과 웨이퍼 출하량은 어떨까요? (그림 4)

TSMC의 분기별 출하량과 웨이퍼 출하량 차트는 거의 일치합니다. 2000년 IT 버블 당시 정점을 찍었고, 2008년 리먼 쇼크 이후 하락세를 보였으며, 2018년 메모리 버블 붕괴 이후에도 계속 하락세를 보였습니다.
그러나 2022년 3분기 특수 수요 정점 이후의 행보는 다릅니다. 출하액은 202억 달러로 정점을 찍었다가 급격히 감소했지만, 2023년 2분기 157억 달러로 바닥을 친 후 반등하기 시작하여 같은 해 4분기에는 정점의 97%인 197억 달러에 도달했습니다.
반면, 분기별 웨이퍼 출하량은 2022년 3분기에 397만 장으로 정점을 찍은 후 급락하여 2023년 2분기에 292만 장으로 바닥을 찍었지만, 그 이후로는 변동이 없었습니다. 같은 해 4분기에도 웨이퍼 출하량은 정점 대비 크게 감소했지만, 여전히 296만 장으로 정점 대비 100만 장 이상 감소했습니다.
TSMC에서 생산하는 가장 일반적인 반도체는 로직입니다. TSMC의 2023년 4분기 첨단 노드 매출은 사상 최고치를 경신했으며, 전체 매출은 역대 최고치의 97% 수준으로 회복되었습니다. 그러나 분기별 웨이퍼 출하량은 여전히 최고치보다 100만 장 이상 적었습니다. 즉, TSMC의 전체 공장 가동률은 약 75%에 불과합니다.
글로벌 반도체 시장 전체와 관련하여, 로직 출하량은 코로나19 특수 수요 기간 동안 정점 대비 약 65% 수준으로 감소했습니다. TSMC의 분기별 웨이퍼 출하량은 정점 대비 100만 장 이상 지속적으로 감소했으며, 공장 가동률은 약 75%로 추산됩니다.
앞으로 글로벌 반도체 시장이 실제로 회복되려면 로직 출하량이 크게 늘어나야 하며, 이를 위해서는 TSMC가 주도하는 파운드리의 가동률이 최대 용량에 근접해야 합니다.
그러면 정확히 언제 이런 일이 일어날까요?
주요 주조소 가동률 예측
2023년 12월 14일, 대만 리서치 회사 트렌드포스(TrendForce)는 그랜드 닛코 도쿄 베이 마이하마 워싱턴 호텔에서 "산업 중심 정보" 세미나를 개최했습니다. 이 세미나에서 트렌드포스 애널리스트 조안나 치아오(Joanna Chiao)는 "TSMC의 글로벌 전략과 2024년 반도체 파운드리 시장 전망"에 대해 논의했습니다. 특히, 조안나 치아오는 파운드리 가동률 예측(그림 1)에 대해서도 언급했습니다.

Logic 출하량은 언제 증가할까요?
이 8%는 유의미한 수치일까요, 아니면 미미한 수치일까요? 미묘한 질문이지만, 2026년까지도 나머지 92%의 웨이퍼는 여전히 비AI 반도체 칩에 사용될 것입니다. 이 중 대부분은 로직 칩이 될 것입니다. 따라서 로직 칩 출하량이 증가하고 TSMC를 필두로 하는 주요 파운드리 업체들이 최대 생산 능력을 확보하려면 스마트폰, PC, 서버 등 전자 기기에 대한 수요가 증가해야 합니다.
요약하자면, 현재 상황을 고려할 때 엔비디아 GPU와 같은 AI 반도체가 우리의 구세주가 될 것이라고 생각하지 않습니다. 따라서 세계 반도체 시장은 2024년까지 완전히 회복되지 않거나, 심지어 2025년까지 지연될 것으로 예상됩니다.
하지만 이 예측을 뒤집을 수 있는 또 다른 (낙관적인) 가능성이 있습니다.
지금까지 설명한 AI 반도체는 모두 서버에 탑재되는 반도체를 지칭했습니다. 하지만 이제는 개인용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿과 같은 단말(엣지)에서 AI 처리를 수행하는 추세입니다.
인텔의 AI PC 제안과 삼성의 AI 스마트폰 개발 시도 등이 그 예입니다. 이러한 제품들이 대중화된다면(즉, 혁신이 이루어진다면) AI 반도체 시장은 빠르게 확대될 것입니다. 실제로 미국 시장조사기관 가트너는 2024년 말까지 AI 스마트폰 출하량이 2억 4천만 대, AI PC 출하량이 5,450만 대에 달할 것으로 전망합니다(참고). 이 예측이 현실화된다면 최첨단 로직 반도체에 대한 수요(출하량 및 수량 기준)가 증가하고 TSMC와 같은 파운드리의 가동률도 상승할 것입니다. 더불어 MPU와 메모리 수요 또한 빠르게 증가할 것이 확실합니다.
다시 말해, 그러한 세상이 도래하면 AI 반도체가 진정한 구세주가 될 것입니다. 따라서 지금부터는 엣지 AI 반도체의 동향에 집중하고자 합니다.
게시 시간: 2024년 4월 8일