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삼성전자 반도체 수율의 폭락(暴落)은, 日本産 불화수소 대신 '國産 불화수소'를 투입했기 때문? 펀드빌더(회원) | 2022-05-18

2022.5.17, Wow Korea(펀드빌더 기고)

  시스템 반도체 등을 위탁생산하는 파운드리 분야의 세계 1位는 대만의 TSMC다. 2位는 삼성전자다. 삼성전자는 3년 前에, "2030년에는 삼성전자가 시스템반도체 1位가 될 것"이라고 공언했다. 하지만, 이같은 삼성전자의 공언은 '허풍'으로 끝날 가능성이 농후하다. 현재, TSMC와 삼성전자 간의 시장점유율 격차가 점점 커지고 있기 때문이다.

  2019년 初에 TSMC의 글로벌 시장점유율은 48%였고 삼성전자는 19%였다. 그런데 1년 後인 2020년 初에 TSMC가 시장점유율을 52%로 늘린 것에 비해, 삼성전자는 19%로 제자리 걸음을 했다. 2021년 2분기에는 TSMC의 점유율이 52.9%로 늘어난 것에 반해, 삼성전자는 점유율이 17.3%로 오히려 전년 대비 줄었다. 2021년 3분기에는 TSMC가 53.1%, 삼성전자가 17.1%로서 격차는 더 커졌다.

  2022년의 경우, TSMC가 56%까지 시장점유율을 확대하게 되고, 삼성전자는 16%로 축소될 것으로 예상되어, 격차는 더욱 심화될 것으로 보인다. 한 마디로, 삼성전자는 2030년에 세계 1位가 되기는커녕 지금의 2位 자리조차 유지한다는 장담을 못할 만큼 불안한 모양새다.

  2019년 以後로 삼성전자의 시장점유율이 하락 추세로 접어들게 된 결정적 원인은, 2019년부터 가동한 超정밀 7nm(나노미터, 7nm=10억분의 7미터) 공정과 그 以後의 5nm(10억분의 5미터) 공정, 4nm(10억분의 4미터) 공정에서의 수율(收率)이 매우 저조하게 나타났기 때문이다. 수율은, 전체 생산품 중에서 良品이 차지하는 비율이다. 例로, 수율이 70%라면, 良品이 70%이고 不良品이 30%라는 이야기가 된다.

  2019년부터 가동한 7nm 공정에서 TSMC에게 압도당한 삼성전자는, 2020년부터 가동을 시작한 5nm 공정에서 반전을 노렸지만 또다시 TSMC에게 KO패를 당했다. 5nm 공정 수율에서 삼성전자가 50% 수준에 머물고 있는 것에 반해 TSMC는 80~90% 이상의 탁월한 수율을 보이고 있는 것이다. 以後의 4nm 공정 수율 또한 삼성전자가 30~35%의 저조한 수준인 것에 반해 TSMC는 70% 수준의 수율을 보이고 있다. 2022년 가동 예정인 3nm 공정의 경우에도 삼성전자의 수율은 매우 저조할 것(20% 이하?)으로 예상되는 상황이다.

  2019년부터 시작된 이와 같은 삼성전자의 수율 폭락(暴落) 현상으로 인해, 주요 고객(인텔, 애플, 퀄컴, 앤비디아 등)은 삼성전자가 만든 반도체에 대해 품질 측면에서 의심을 품기 시작했다. 그리고 이러한 의심은 고객의 이탈을 초래했고, 이로 인해 시장점유율은 점차 하락추세를 보이고 있는 것이다.

  사실, 삼성전자의 파운드리 점유율 17.1%(2021년 3분기 현재)라는 것도 삼성전자 자체발주 분량을 포함하고 있는 수치이므로, 자체발주 분량을 제외하면 실질적인 점유율은 10%에도 미치지 못하는 수준일 것으로 추정된다.

  2018년까지만 해도, 대만의 TSMC를 맹추격하던 삼성전자가 어째서 2019년을 기점으로 수율이 폭락하면서 어려움을 겪게 된 것일까? 2019년에 삼성전자에게 무슨 일이 있었던 것일까? 삼성전자의 수율 폭락을 초래한 원인은, EUV(Extreme Ultraviolet, 極紫外線) 공정 적용 실패 등 여러가지로 추정해 볼 수 있다. 여기서 분명한 것은, 2019년부터 시작된 日本의 韓國向 ‘고순도 불화수소’ 수출심사 강화 조치가 삼성전자 수율 폭락에 적지않은 영향을 끼쳤을 것이라는 점이다.

  日本정부는 2019년 7월부터, 반도체 및 디스플레이 생산에 투입되는 핵심소재인 ‘고순도불화수소’(에칭가스), ‘포토레지스트’, ‘불화폴리이미드’에 대한 韓國向 수출심사를 강화했다. 이로 인해, 韓國의 기업들은 큰 혼란에 빠졌고, 사태의 심각성을 누구보다 잘 알고 있는 삼성전자의 총수(이재용)는 직접 日本으로 날아가 소재확보를 위해 東奔西走했다. 文在寅 정권은 기업의 이같은 어려움을 해결해주기는커녕 오히려 ‘다시는 日本에게 지지 않겠다’는 式의 反日선동에 나섰다. 그리고 이같은 反日선동의 일환으로 거국적 차원에서 해당 소재의 國産化를 급하게 추진했다.

  日本이 韓國向 수출심사를 강화한 세 가지 품목 중, 반도체 관련 핵심소재는 ‘고순도불화수소’와 ‘포토레지스트’다. 이 중, ‘포토레지스트’는 文在寅 정권의 國産化 종용에도 불구하고, 2021년 日本産 수입액이 3억6723만 달러(수입량: 954t)에 달하여, 2019년 日本産 수입액 2억6842만 달러(861t)에 비해 오히려 37% 증가하여 수입금액 측면에서 對日 의존도가 더욱 심화되었다.

  ‘고순도불화수소’의 경우에는 國産化가 상당부분 진행되었다. 2019년 日本으로부터 수입된 고밀도불화수소 금액은 3633만 달러(1만9835t)였는데, 2021년에는 66%가 격감한 1252만 달러(6943t) 수준으로 떨어졌다. 日本産 불화수소의 상당부분을 中國産으로 대체했고, 韓國기업들을 통한 國産化를 추진한 결과다.

  이와 관련하여, 2019년 9월 初韓國 언론은, '日本의 수출규제 두 달 만에, 日本産 불화수소를 대체하여 國産 불화수소를 일부 공정에 투입했다'고 일제히 보도했다. 일부 외신은, '삼성전자가, 中國産 불화수소의 純度를 높여 반도체 공정에 투입하는 테스트를 진행 중'이라는 소식을 전했다. 당시 韓國의 주요 언론 보도를 보면 아래와 같다.

  -삼성전자, 日 불화수소 일부 대체…"국산 투입한 듯"(2019.9.3. 연합뉴스)
  -삼성전자, 일부 공정에 日本 불화수소 대체품 투입(2019.9.3. 동아일보)
  -삼성전자, 日 불화수소 일부 대체 성공(2019.9.3. 한국경제)
  -삼성전자, "반도체 일부 공정에 日 불화수소 대신 국산품 투입"(2019.9.3. KBS)
  -日本의 수출규제 2달 만에 '국산' 고순도 불화수소 반도체 공정 투입(2019.9.4. 한겨레)

  한 마디로, 삼성전자가 日本産 불화수소의 비중을 줄이고 韓國産 불화수소로 대체했다는 이야기다.

  메모리 반도체의 경우, 삼성전자의 최신 공정은 14nm(10억분의 14미터) 수준이다. 이에 비해 TSMC와 경쟁하고 있는 시스템 반도체의 경우, 메모리 반도체 공정에 비해 2倍 이상 정밀한 7nm 이하 공정들(5nm, 4nm, 3nm…)이 主를 이루고 있다. 따라서, 超정밀 시스템 반도체 공정에 투입되는 모든 소재와 장비, 부품은 세계 최고의 것들로 구성되어야만 수율을 극대화할 수 있다.

  그런데 심지어, 삼성전자는 불화수소 사용량 자체를 줄임으로써 日本 의존도를 낮추고자, 한번 사용한 고순도불화수소를 再사용하는 방안까지 검토하여 실제로 일부 공정에서 테스트를 진행하기도 했다. 테스트 以後, 고순도불화수소를 再사용하는 방식을 실제로 공정에 적용했는지 여부는 알려지지 않았다. 소재의 再사용은 일종의 '고육책'에 해당하는 셈이다. 그런데, 아무리 再사용 기술이 탁월하다고 쳐도, 이미 한번 사용한 99.999% 이상의 고순도 물질을 再사용한다면, 과연 최초의 純度(99.999% 이상)가 그대로 유지될까 하는 의구심이 들 수밖에 없다.

  삼성전자의 시스템 반도체 정밀공정(7nm 이하) 수율이 폭락한 원인에 대해서는 현재로서 공식적으로 알려진 것이 없다. 아마도, 수율 폭락의 원인을 내부적으로는 밝혀냈다고 하더라도 구체적 내용에 대해서는 삼성전자의 對外秘에 속할 것이다. 때문에, 앞으로도 관련사항이 외부에 공표되는 일은 없을 것이다.

  그런데, 삼성전자의 시스템 반도체 수율이 폭락하기 시작한 시점과, 日本의 고밀도불화수소 수출심사 강화에 따른 삼성전자의 대응(日本産 축소 國産 대체 투입)이 시작된 시점이 2019년이라는 것에서 정확하게 일치한다는 점을 어떻게 받아들여야 할까? 정황上, 삼성전자의 시스템 반도체 수율 폭락이라는 현상과, 고밀도불화수소의 國産 대체라는 현상 간에 아무런 상관이 없다고는 적어도 장담할 수가 없을 것이다.

  2020년에 韓國이, 日本産 ‘고순도불화수소’, ‘포토레지스트’, ‘불화폴리이미드’를 수입한 금액은 3억7304만 달러였다. 그리고, 이 세 가지 소재를 이용해 반도체를 생산하여 韓國이 수출한 금액은 1221억 달러(2021년)였다. 日本産 소재를 이용해 330倍가까운 수출금액을 실현한 것이다(3억7304억 달러→1221억 달러).

  최상의 식재료를 엄선하여 최고의 음식을 만드는 맛집이, 어느날 갑자기 검증도 안된 식재료를 섞어 만든 음식을 내놓으면 어떻게 될까? 뭔가 이상한 맛이 나게 될 것이다. 단골들은 한 명, 두 명 점차 떠나게 될 것이다. 이러한 면에서, 삼성전자의 시스템 반도체 수율 폭락은, 국가적 차원의 反日 분위기에 떠밀린 나머지, 엄격한 검증절차를 가질 여유도 없이 國産 소재를 성급하게 투입했기 때문인지도 모른다. 투입된 國産 소재에 뭔가 문제가 있었고, 그로 인해 高價의 정밀장비(EUV 등)가 이미 훼손(오염)된 상황이라면 문제는 간단하지 않다. 만약 이러한 假定이 사실이라면, 삼성전자 반도체 수율의 폭락은 反日 차원의 어설픈 國産化가 초래한 小貪大失의 전형이라고 볼 수 있다.

  오늘날 많은 韓國人들은 反日을 공짜로 알고 마음껏 즐긴다. 하지만, 알고보면 反日만큼 대가가 큰 것도 없다. 삼성전자의 시스템 반도체 사업이 수율 문제로 계속 헤매는 동안, 대만의 TSMC나 美國의 인텔 등 경쟁사들은 삼성전자를 멀리 따돌리게 될 것이다. 그렇게 되면, 향후 반도체 분야 경쟁에서 韓國은 도태될 수밖에 없다. 아마도 韓國人들은 그때서야 비로소 反日이 공짜가 아니라는 사실을 자각하게 될 것이다.


   https://youtu.be/GABV6GfMsss

강국 2022-05-19 오후 4:59:00

이 쪽바리 왜구놈은 근거나 출처도 없는 글로 도배를 한다.
1.너의 본국 소니는 이미지 센서가 6400만 화소이나 삼성은 2억 화소를 모빌폰에 적용한다.....3-4세대 아래이다.....소니의 주 수입원이 사라진다.
2.10나노 이하에서 TSMC와 삼성은 6:4로 차이가 좁혀졌다.
3.3나노는 삼성이 고도의 기술이 적용된 GAA를 탑재하고 먼저 출시하였고 수율도 높아져 출시가 임박했고 TSMC는 구형 핀펫공정에 삼성보다 출시시기와 수율도 낮다.
4.쪽바리 주장: 고순도 불화수소의 질이 낮아서 수율이 낫다. 이미 3나노 성공했고, 공정에 적용한 후에 투입하였다. 출처나 근거를 제시해보시지요....쪽바리님
4.불화수소는 일본이나 한국이나 중국에서 순도가 낮은것 수입해서 가공한다. 경제성 때문에
5.불화수소가 99.999가 아니라 9나인이나 투엘브 수준이란다. 한국 특허는 더 높은것이 있단다.
쪽바리야 반도체 알려면 제대로 알고 와라 수준이 너무 낮다......