삼성전자 파운드리의 엔비디아 수주 관련 시사점

[주식 이야기]

[하나금투 반도체 김경민, 김주연]
반도체 🔥 삼성전자 파운드리의 엔비디아 수주 관련 시사점

링크: bit.ly/3r9YDjU

▶️ 국내 언론 보도에 의하면 삼성전자는 미국의 GPU 공급사 엔비디아의 파운드리 위탁생산 물량을 추가 수주했다. 뉴스에 언급된 제품은 Ampere GPU 중에서 GeForce RTX30 시리즈이다. 12월 17일 오후에 관련 뉴스가 알려진 이후 뉴욕증시의 주가 반응은 TSMC ADR -0.8%, 엔비디아 +0.8%였다.

▶️ 엔비디아의 주가가 상승한 이유는 그동안 파운드리 파트너사 (TSMC)의 공급 부족으로 GPU 신제품 공급이 부족하다는 우려가 해소됐기 때문이다. 엔비디아처럼 설계를 담당하는 팹리스 입장에서는 파운드리 파트너사가 다변화될수록 유리하다. 

▶️ TSMC ADR 주가는 하락했는데, 하락 폭은 제한적이었다. 상기 뉴스가 TSMC ADR 주가에 부정적 영향을 끼치지 않았을 것으로 판단한다. 애플과 AMD와 같은 고객사가 TSMC의 선단 공정 가동률을 높게 유지시켜 주기 때문이다. TSMC ADR 주가 하락의 이유는 경쟁사 삼성전자의 수주 뉴스보다 오히려 TSMC의 배당락일 (12/17) 영향 때문으로 판단한다.

▶️ 최근에 삼성전자 파운드리와 관련해, 미국 팹리스 고객사들로부터의 수주 관련 뉴스가 이어지고 있다. 이러한 흐름 때문에 삼성전자 파운드리의 성과지표 중 가장 빠르게 변하는 것은 외부 고객사 비중이다. 과거에 삼성전자 파운드리의 최대 고객사는 시스템LSI, 삼성디스플레이 등의 내부 고객사였다.

▶️ 2017년에 삼성전자는 반도체 사업 부문의 조직 개편을 통해 시스템LSI 사업부에 속해있던 파운드리를 따로 떼어내 사업부로 격상하고 독립성과 전문성을 강화했다. 2020년 기준으로 내부 고객사 매출 기여도는 아직 50%를 상회한다. 그러나 2021년부터는 외부 고객사 매출 기여도가 55~60%까지 늘어날 것으로 전망한다. 고객사 중에 엔비디아의 매출 기여도는 2020년 기준 낮은 한 자릿수, 2021년 기준 10%를 상회할 것으로 기대한다. 

▶️ 향후에 삼성전자 파운드리 사업부에서 외부 고객사 매출 비중을 더욱 빠르게 확대하려면 어떤 전략이 필요할까? 미국 팹리스 고객사들이 선호하는 후공정 기술 확보와 관련 시설투자가 필요할 것으로 판단한다. 퀄컴과 엔비디아는 전통적으로 외부 후공정 서비스 공급사 (OSAT: Outsourced Semiconductor Assembly and Test)를 이용했다. 이번에 뉴스로 보도된 엔비디아향 수주의 경우, 삼성전자가 전공정 파운드리 (칩 제조)를 담당하지만, 후공정 서비스는 여전히 전통적인 외부 후공정 서비스 공급사들이 담당할 것으로 추정한다.

▶️ 삼성전자의 경쟁사 TSMC는 2010년대 중반부터 후공정 서비스를 강화해 Wafer Bumping, WLCSP (Wafer Level Chip Scale Package), InFO (Integrated Fan-Out), CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) 등을 제공한다. 그중에서 InFO는 제한된 면적에 입출력 단자를 최대한 많이 형성하는 기술이며 전공정 기준으로 7nm~16nm의 선단 공정에 특화된 맞춤형 후공정 기술이다. 고성능 Mobile AP (Application Processor), 이더넷 스위치용 네트워크 프로세서 등에 적용된다.

▶️ 삼성전자는 2020 투자자 포럼에서 엑스큐브, 아이큐브 패키징 등의 후공정 기술을 선보였다. 이런 종류의 패키징 기술은 3차원 혹은 2.5차원의 적층 패키지 기술이다. 엑스큐브는 복수의 칩을 수직으로 얇게 쌓아서 하나로 패키징하는 기술이다. 삼성전자의 발표 자료에 따르면, 로직과 SRAM (Static Random Access Memory)을 단독으로 설계·생산해 위로 적층하기 때문에 전체 칩 면적을 줄이면서 고용량 메모리 솔루션을 장착할 수 있어 고객의 설계 자유도를 높일 수 있다. 적층 구조에서 상단 칩과 하단 칩을 연결할 때는 실리콘관통전극 (TSV) 기술이 적용된다. 원래 TSV 기술은 고성능 DRAM에서 시도되었던 기술인데 엑스큐브의 적층 구조에 적용되면서 시스템 반도체까지 적용 범위를 넓힌 것으로 추정한다.

▶️ 삼성전자 파운드리 사업부가 캡티브 고객사와의 관계를 더욱 강화하려면 대규모의 후공정 시설투자가 필요할 것으로 판단한다. 2021년 투자 아이디어로 제시하기에는 아직 덜 익은 사과 같은 느낌이 들지만, 3D-NAND 고단화과 전공정 파운드리 시설투자 이후에 삼성전자 서플라이 체인에서 후공정 시설투자에 대해 조금씩 관심을 가져야 할 것으로 전망한다.

(컴플라이언스의 승인을 득함)