하이투자증권 박상욱, 삼성 파운드리 戰 리포트 (feat. 염블리와 함께)

[삼성 파운드리 戰] 하이투자증권, 박상욱

✓파운드리 전망

파운드리는 비메모리 반도체를 설계도를 받아서 직접 제조만 해주는 것을 말한다.

- 삼성전자 파운드리 사업부가 신규 고객사를 유치할 가능성이 높다고 판단

1) 3~5nm(나노) 파운드리 수율이 개선 중

2) 경쟁 업체들 중 유일하게 GAAFET 양산에 성공

3) TSMC에 집중되었던 고객사들의 이원화 수요가 증가할 것

 

- 올해 삼성전자 파운드리의 4nm 수율 75% 이상(TSMC는 80%로 거의 맞먹는 수준), 3nm 수율 60% 이상일 것으로 추정

- 삼성전자가 단기간 내 수율을 개선한 배경에는 업황 부진이 있을 것으로 추정

   ►업황이 좋지 않지만 투자는 계속 하는데 기존제품 수요가 좋지 않다보니 남는 웨이퍼들을 테스트 웨이퍼로 사용해서          계속해서 테스트를 함. (연구를 계속함)

      그러다보니 수율 개선이 빠르게 된 것으로 보고 있다.

- 반도체 업체들은 CAFEX가 줄어드는 상황에서도 선단 공정 R&D 비용을 크게 줄이기 힘듬

- 팹의 가동륭이 낮아지면서 삼성전자는 테스트 웨이퍼 투입량 증가, 이 과정에서 파운드리 7nm 미만 초미세공정 수율 개    선할 수 있었다고 예상 

- 업황 부진이 오히려 파운드리 사업부에 기회가 됐을 것으로 추정

- GAAFET, 게이트가 채널의 4면을 둘러싸고 있는 구조의 트랜지스터

-게이트가 각각 채널의 1면, 3면과 접촉하는 Planar FET, FinFET 대비 게이트의 통제력이 뛰어남

 ✓GAAFET방식

 

Planar FET방식

GAAFET방식

 

- 채널은 전하가 이동하는 통로, 게이트는 전압이 가해지는 부분

- 채널과 게이트의 접촉면이 넓다는 뜻은 이동하는 전하가 게이트의 영향력을 많이 받아 누설 전류가 적어진다는 뜻

- FinFET과 GAAFE, 사용되는 소재부터 장비까지 상이

 그렇기 때문에 삼성전자의 경쟁사들이 이걸 안해 봤기 때문에 처음하기는 쉽지 않을 것이다

- 삼성전자 경쟁사들이 초기 수율을 잡는데 어려움을 겪을 것

- 3nm 이하 파운드리 자체 난이도도 높기 때문에 이미 3nm GAAFET 수율 60%이상 올라온 삼성전자가 2nm경쟁해서

 유리할 것

- 애플은 쉽게 바꾸지는 못하겠지만 최근 높아지고 있는 TSMC의 공급단가(너무 비쌈)로 퀄컴, 엔비디아 등 TSMC 주요 고객사들의

  이원화 필요성 증가

- TSMC 3nm 파운드리 비용 2만달러, 5nm 대비 25% 증가

- 애플 제외한 주요 고객사들은 2023년도 4nm 공정 채택 가능성 높아보임

- AI, 자율주행 등 첨단 비메모리 반도체 수요가 급증 →파운드리가 해줘야 함

  현재 TSMC의 4/5nm 생산능력으로 모든 팹리스 업체들 물량 대응 어려움

- 주요 팹리스 업체들이 삼성전자를 채택할 가능성 높다고 판다

 

 

✓ 파운드리 삼파전 : 삼성전자, TSMC, 인텔

- 삼성전자 파운드리 사업부는 2005년 당시 DS(반도체) 부문 내 System LSI 사업부 파운드리 사업팀으로 설립

  2017년 독자적 사업부로 독립

- 삼성전자는 파운드리 사업부는 10nm까지 주요 AP고객사들을 다수 확보(예전에 애플 아이폰 수주도 따낸 적이 있었다)

- 삼성전자가 자체적으로 스마트폰을 생산하기 때문에 미세화 공정이 진행될수록 고객사들의 기술 유출 우려 심화로

  7nm 미만부터는 수율 부진으로 고객사 이탈 발생

- TSMC, 1987년 설립

  현재 59% 점유율을 차지하고 있는 글로벌 1위 

- TSMC, 7nm 초미세공정에서 90% 이상 점유율 차지

- 애플이 스마트폰 시장에서 경쟁하고 있는 삼성전자를 통해 반도체를 생산하는 것에 우려를 표하면서 10nm부터는 

전량 TSMC에 수주를 맡김

- 파운드리 업체의 입장에서 애플의 안정적인 물량을 확보한다는 것은 수율을 개선하기 쉬워졌으며 고객사의 설계 능력을    기반으로 더 진보된 기술을 개발하기 유리해진 것

- TSMC도 3nm 공정에서부터는 다소 부진.

  현재 ✓삼성전자 3nm 수율이 60% 이상 올라왔다고 알려지면서 수율의 격차가 많이 좁아진 것으로 추정

- 인텔, 1968년 설립된 IDM(종합반도체기업) 업체로 2013년부처 파운드리 사업 진출

- 14nm 미만 공정부터 주요 경쟁사들에게 크게 뒤쳐지기 시작

- 인텔은 EUV를 적극 활용해 2023년 말 3nm, 24년 2nm 반도체 양산을 목표

- 인텔이 3nm, 2nm 반도체 양산에 성공한다면 파운드리 업계의 지각 변동이 일어날 것

- 다만 TSMC와 삼성전자가 2018년, 2019년 성공한 7nm를 최근 양산 시작한 인텔이 4~5nm를 건너뛰고

  3nm에 성공할 가능성은 낮아보임

 

 

✓투자전략

- 작년까지 퀄컴, 엔비디아 등 주요 팹리스 업체들이 2023년 3nm 파운드리를 채택할 계획

- 글로벌 IT 수요 부진으로 공급단가가 20% 저렴한 4nm 파운드리를 이용해 반도체를 생산할 가능성 증가

- 6~7nm 파운드리 생산능력을 크게 늘렸던 TSMC와 다르게 삼성전자는 4~5nm 파운드리에 집중

- 삼성전자 파운드리 밸류체인 업체들 내년에 수혜 전망

- TOP PICK  :  솔브레인, 두산테스나

-관심종목 : 동진쎄미켐, 티이엠씨, 가온칩스

 

반도체 공정변화에 따른 수혜 가능영역/ 출처 : 하이투자증

 

[솔브레인]

- 목표가 32만원 신규제시

- 반도체/ 디스플레이 식각액과 전구체, 이차전지 전해액과 리드탭 제조

- 매출비중: 반도체 67%, 이차전지 21%, 디스플레이 12%

- 국내 식각액 점유율 80~85%

- GAAFET에 사용되는 초산계 식각액을 솔브레인이 단독 공급중

- 초산계 식각액, 3D 디램에도 쓰일 가능성 높으며 GAAFET 침투율 본격 상승할 2024년부터 가시적인 성과 도출 기대

- GAAFET, 채널 부분이 SI기판과 이어지는 FinFET과 달리 기판 위에 떠있는 구조

- 채널을 받쳐주기 위한 층이 필요

- SiGe(실리콘저마늄) 층을 동사의 초산계 식각액으로 제거해 ALD(원자증착)장비를 통해 유전막을 증착

- 올해보다는 내년을 기대

  2024년부터 3nm 파운드리의 본격적인 성장이 예상

  ✓삼성전자 파운드리 3nm GAAFET에 식각액을 독점으로 납품하고 있는 동사에 주목하자

- 2023년 주요 고객사들 3D 낸드 층수를 230단 이상으로 계획(식각액은 낸드에 많이 들어간다 계속 깎아내야 하기 때문에)

 동사가 90%이상의 점유율을 차지하고 있는 인산계 식각액 매출이 동사 실적을 견인할 전망

※삼성 파운드리가 좋아지면 솔브레인을 생각하면 된다

 

[동진쎄미켐]

- 반도체용 PR(Photo Resist, 감광액)은 노광 공정에서 빛이 닿으면 특성이 변하는 물질로 일본이 약 80~85% 점유

- 국내에서 유일하게 KrF, ArF, EUV 등으로 나뉘는데 후자로 갈수록 PR막의 두께가 얇아지고 균일해야 함

  ※ KrF는 동진쎼미켐이 세계 1위로 낸드에 들어간다(감광액을 웨이퍼에 발라서 빛을 쏴서 회로 그려주는 역할)

- 빛에 대한 감도도 높아야 함

- EUV PR 공급업체 : 일본 JSR{제일 잘함), TOK, Shin-etsu, 한국 동진쎄미켐

 

[티이엠씨]

※ 전환사채 발행을 해서 자금조달을 하려는 이슈로 인해 조정

- ✓디램, 낸드, 로직 반도체 노광, 증착, 식각, 이온주입 등 주요 공정에서 시용되는 희귀가스, 특수가스 제조

- 희귀가스 원재료는 중국, 러시아, 우크라이나에서 주로 생산

- 지정학적 리스크로 인해 수급이 불안정해 국내에서 원재료 조달을 계획하고 있는 티이엠씨에 주목

- 특수가스는 특정한 용도로 사용되는 초고순도 인공가스, 희쉬가스는 공기 중에 극소량만 존재해 양산이 어렵고 

  인공적 생산도 불가능한 가스

-디보란(B2H6)이라는 특수가스, 미쓰비시(일본)와 에어리퀴드솔루션즈(미국) 두업체가 독과점

  2022년 동사가 국산화에 성공

- 포스코와 협업해 광양 제철소에서 희귀가스 원재료의 약 10%를 받아오고 있으며 향후 포항 제철소까지 확대가 된가면 최대 전체 원재료의 25~30%까지 조달 가능할 것

 

[두산테스나]

-시스템 반도체 테스트 전문 업체로 웨이퍼 테스트 뿐만 아니라 패키지 테스트까지 대응 가능한

 국내 1위 반도체 테스트 전문업체(OSAT)

- 두산테스나는 테스트 위주의 사업만 진행하고 있으나 향후 패키지쪽으로도 영업 확장을 계획

- 자동차 자율주행 기술이 고단화될수록 자율주행용 SoC(System on Chip)와 CIS(카메라이미지센서)의 수요가 급증할 것

- 완전 자율주행(Lv5) 상용화를 위해서 2개 사용됐던 카메라는 15개까지 늘어날 예정

 

가온칩스, 다수 업체들과 파운드리 에코시스템 형성

 

[가온칩스]

- 팹리스와 파운드리 사이에서 연결 역할을 해주는 시스템 반도체 디자인 솔루션 전문 업체

  (에이디테크노롤지와 비슷한 기업)

- 디자인 업체는 챕리스에서 설계 도면을 받아 양산에 적합하게 디자인을 해주거나 패키지/ 테스트 등을 설계해주는 업체

- 매출 비중은 차량용 19%, AI 13%를 차지

- 자동차 자율주행의가속화와 인공지능 시장이 확대됨에 따라 2023년✓ 차량용과 AI용 제품은

  각각 전체 매출의 22%, 16%까지 성장할 전망

 

염블리님의 유튜브 방송을 보면서 요즘 너무 잘 달리는 녀석들이라 공부도 할겸 포스팅해 봤습니다.^^