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일본 반도체산업 부활에 큰 기회 온다! 삼성과 TSMC가 일본에 투자하는 납득할 만한 이유 / 12/27(수) / 다이아몬드 온라인
한국삼성전자가 반도체 연구개발 거점을 가나가와현 요코하마시에 신설한다고 발표해 화제다. 첨단 반도체 제조기술을 일본 기업 및 대학과 공동 개발하기 위해 400억엔 이상을 투입할 계획이다.
한편 홋카이도는 라피다스 공장 건설을 계기로 도내 반도체 관련 출하액을 2033년 1조 1000억엔까지 끌어올린다는 목표를 세웠다. 생성 AI의 등장과 지정학 리스크의 고조로 세계 반도체 경쟁은 새로운 스테이지에 돌입하고 있다.(타마대학 특별초빙교수 마카베 아키오)
● ChatGPT가 바꾼 반도체 수요
미국의 인공지능(AI) 연구기관인 오픈AI가 ChatGPT를 공개(2022년 11월 30일)한 지 벌써 일년. 정보검색・분석, 문서 작성 등 이용 범위가 압도적으로 넓어지고 AI에 대한 수요는 급팽창하고 있다.
이에 따라 미국 엔비디아가 선행하는 화상처리반도체(GPU) 등 AI 심층학습 등에 이용되는 고성능 반도체 수요도 급증하고 있다. 약세를 보이던 메모리 반도체 시황에도 드디어 리바운드 조짐이 나타났다. 데이터를 일시 저장하는 데 사용되는 D램, 그 중에서도 최첨단 메모리칩 가격이 계속 떨어지기 시작했다.
데이터 전송 속도가 빠른 광역대메모리(HBM) 등 고부가가치형 D램 수요는 빠르게 늘고 있다. 세계 최대 D램 업체인 삼성전자, 2위 SK하이닉스의 실적이 바닥날 것이라는 전망도 늘었다. 또 반도체 설계 등의 분야에는 신규 진입도 증가하기 시작했다.
AI 이용 범위의 급확대는 우리나라(일본) 반도체 산업에도 큰 기회가 될 것이다. AI 대응 칩 제조, 관련 부재 등으로 적극적으로 설비투자를 쌓는 기업이 늘어날지 여부가 중장기적인 우리 경제 전개에 큰 영향을 줄 것이다.
● AI 이용 급증과 반도체 시황 변화
ChatGPT 이용을 시작으로 세계 경제 곳곳에서 AI 이용이 급증하고 있다. 총무성의 『2020년판 정보통신백서』는 2030년 세계 AI시장규모(매출액)는 1조 8470억달러(약 260조엔)로 증가할 것으로 예상한다. 또 유엔무역개발회의(UNCTAD)는 같은 해 AI 시장 규모를 9조 5000억달러(1350조엔 정도)로 예측한다.
높은 성장 기대를 인식하는 계기 중 하나는 미국 엔비디아의 결산이었다. 2023년 5월 결산에서 순이익의 성장이 사전 예상을 웃돌았다. 이후에도 엔비디아의 수익은 높은 증가율을 기록했다. 미국 첨단 분야 반도체에 관해서는 대중 규제 강화가 있음에도 불구하고 전 세계에서 AI 이용은 세를 불리고 있다. 정확도가 높은 AI 대응 칩 공급은 수요를 따라가지 못하는 상황이다.
GPU 수요 확대를 따라잡듯 지난 2년 정도 시황이 주춤했던 메모리 반도체 분야에도 변화의 조짐이 나타나고 있다. 2023년 7~9월 국내 양대 메모리 반도체 업체의 실적 악화 속도가 둔화된 것이다.
실적을 뒷받침한 것은 AI에 대응한 고가 D램 수요 증가다. 특히 SK하이닉스는 AI 심층학습을 뒷받침하는 HBM 등 보다 고성능 D램 연구개발과 생산체제를 강화했다. 그 결과 이 회사는 경쟁사인 삼성전자에 앞서 엔비디아 GPU 처리 속도에 대응한 메모리 반도체 제조에 성공했다.
그리고 삼성도 SK하이닉스를 추격하도록 HBM 등 제조체제를 강화하고 있다. 스마트폰과 PC 수요가 포화되고 시황이 완만한 낸드플래시 메모리와 대조적으로 AI 이용 급증을 뒷받침하는 첨단 분야 메모리 디바이스 분야에서는 국내 양대 제조사의 HBM 개발 경쟁이 치열해지고 있다.
2023년 10~12월기 SK하이닉스의 영업손익이 흑자전환할 것이라는 기대감이 커지고 있다. 삼성전자의 반도체 사업도 2024년 1분기에는 흑자를 확보할 것이라는 예상이 늘었다. AI 이용범위의 급확대에 의해 어려운 상황이 계속된 세계 메모리 반도체 시황의 일각에서 성장의 맹아가 커지고 있다.
● AI 대응 칩 분야 신규 진입 급증
또 미국 등에서 AI에 대응한 칩 설계·개발에 뛰어드는 기업이 급증하고 있다. HBM 수요도 확대되고 관련 제조장치와 반도체 부재의 거래도 늘어날 것이다. 지금까지 스마트폰이 이끈 세계 반도체 산업은 다음 새로운 국면을 맞고 있다.
2023년 11월 엔비디아는 H100 개량판 칩인 H200을 발표했다. H200은 기존 칩보다 AI 개발, 이용에 필요한 데이터 처리 속도가 빠르다. 아마존웹서비스(AWS), 구글(알파벳), 오라클의 클라우드 컴퓨팅 서비스가 H200을 채택할 방침이다.
점유율 확대를 목표로 하는 엔비디아에 대항하는 기업도 급증하고 있다. 12월 6일 미국 어드밴스드 마이크로 디바이세즈(AMD)는 MI300으로 불리는 최신 AI 대응 칩을 발표했다. 발표 자리에서 리사 수 CEO는 향후 4년간 AI 반도체 업계의 시장 규모가 4000억 달러(약 57조엔)를 넘을 것이라고 말했다. 기존 이 회사의 예상은 1500억 달러이었기 때문에 크게 늘었다.
AI는 정보 수집, 업무 운영의 성인화·자동화, 생산 설비의 최적 배치, 소재와 신약 개발에 이르기까지 우리 생활에 혁명이라고 할 정도의 임팩트를 미치기 시작했다. 반면 기업들은 더 많은 빅데이터를 획득하고 축적해 AI에게 학습시키려 한다.
때문에 AI에 대응한 데이터센터 구축도 시급하다. 엔비디아와 AMD 외에도 마이크로소프트, 인텔, 구글, 아마존 등 미국 기업, 중국 알리바바 등이 AI 칩 등 관련 수요 잡기를 서두르고 있다.
스마트폰, PC, 데이터센터용 고성능 컴퓨터 등에 탑재되는 AI 대응 칩 첨단 반도체 수요는 늘기만 하면 줄어들지 않을 것이다. AI칩 수요 증가에 힘입어 많은 반도체 업체들은 첨단 분야의 고가 메모리 제품 분야에서 설비투자 계획을 상향 조정할 것으로 예상된다.
● 일본 반도체 산업 부활의 기회
AI 이용 증가는 우리나라(일본) 반도체 산업이 부활할 기회가 될 것이다. 일본 경제의 실력인 잠재성장률 상승에도 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.
2024년에 걸쳐 미국 경제가 다소 둔화된다고 해도 엔비디아나 마이크로소프트 등은 AI 관련 칩 개발이나 이용의 손을 늦추지는 않을 것이다. 앞으로도 AI 분야에서의 사업 운영체제를 강화하는 전략을 명확히 제시하고 있기 때문이다. 지적자원 집약형 소프트웨어 개발이 미국에서 집중적으로 진행될 것이다.
한편, 제조 거점은 분산이 급선무이다. 특히 대만 변경의 긴박화는 임팩트가 크다. IT 첨단기업은 지정학 리스크 분산에 힘쓰면서 안정적인 AI 대응 칩 조달을 확립할 필요가 있다. 그래서 중요성이 높아지는 곳이 우리나라(일본)다.
현재 일본을 둘러싼 지정학 리스크는 크지 않다. 인력은 부족하지만 물 이용에 관해 심각한 문제는 표면화되지 않았다. 그리고, 반도체 제조 장치나, 초고순도의 관련 부재 분야에서는 세계적인 경쟁력을 발휘하는 일본 기업이 몇 개나 있다.
이 점에 착안해 TSMC와 미국 마이크론테크놀로지, 대만 PSMC 등 세계 대형 반도체 업체들이 일본에 직접 투자를 늘리고 있다. 구마모토현에서는 TSMC가 회로선폭 3나노미터(나노미터는 10억분의 1미터)의 첨단제품 생산을 검토하고 있다. 홋카이도에서는 라피다스가 미유럽 기업 등과 제휴해, 회로선폭 1나노미터의 칩 제조를 목표로 하고 있다. 모두 AI 이용에 필수적이다.
AI 관련 분야에서의 수요를 끌어들여 성장으로 연결하려는 국내 기업도 늘고 있다. 반도체 제조장치 분야에서는 연구개발을 강화하고 제조설비 투자도 늘리는 기업이 늘고 있다. 게다가 라피더스 등이 첨단 칩 공급을 실현할 수 있다면 우리 경제에 자동차에 이은 새로운 산업의 기둥을 키울 수 있을지도 모른다.
세계경제 둔화 우려가 커지는 가운데 우리나라(일본) 반도체 관련 기업들은 인재 영입과 육성을 가속화해 지속적이고 가속도적으로 제조기술을 연마할 필요가 있다. 정부가 확실히 민간기업의 리스크 테이크를 지원할 수 있다면, 일본이 잠재성장률의 향상을 목표로 하는 것은 가능하다.
마카베아키오
https://news.yahoo.co.jp/articles/f9fbb4c9e867fe5d54c8f2de0f34935e1ec00b56?page=1
日本の「半導体産業」復活へ大チャンス到来!サムスンやTSMCが日本に投資する納得のワケ
12/27(水) 6:02配信
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ダイヤモンド・オンライン
Photo:Diamond
韓国サムスン電子が半導体の研究開発拠点を神奈川県横浜市に新設すると発表し、話題だ。先端半導体の製造技術を日本の企業や大学と共同開発するためで、400億円超を投じる計画。他方、北海道はラピダスの工場建設を機に道内の半導体関連出荷額を2033年に1兆1000億円まで引き上げるとの目標をまとめた。生成AIの登場や地政学リスクの高まりで世界の半導体競争は新たなステージに突入している。(多摩大学特別招聘教授 真壁昭夫)
● ChatGPTが変えた半導体の需要
米国の人工知能(AI)研究機関であるオープンAIが、ChatGPTを公開(2022年11月30日)してから早一年。情報の検索・分析や文書作成など利用範囲は圧倒的に広がり、AIに対する需要は急拡大している。
これに伴い、米エヌビディアが先行する「画像処理半導体」(GPU)など、AIの深層学習などに用いられる高性能な半導体の需要も急増している。軟調な地合いが続いたメモリー半導体市況にも、ようやくリバウンドの兆しが表れた。データの一時保存に用いられるDRAM、その中でも最先端のメモリーチップの価格が下げ止まり始めている。
データ転送スピードが速い「広域帯メモリー」(HBM)など、高付加価値型のDRAM需要は急ピッチで増えている。DRAMの世界最大手である韓国サムスン電子、第2位のSKハイニックスの業績が底入れするとの見方も増えた。また、半導体の設計などの分野には、新規参入も増え始めている。
AI利用範囲の急拡大は、わが国の半導体産業にとっても大きなチャンスになるだろう。AI対応チップの製造、関連部材などで積極的に設備投資を積み増す企業が増えるか否かが、中長期的なわが国経済の展開に大きく影響するはずだ。
● AI利用急増と半導体市況の変化
ChatGPTの利用を皮切りに、世界経済のあらゆるところでAIの利用が急増している。総務省の『令和5年版 情報通信白書』は、2030年の世界のAI市場規模(売上高)は1兆8470億ドル(約260兆円)に増加すると予想する。また、国連貿易開発会議(UNCTAD)は、同年のAI市場規模を9兆5000億ドル(1350兆円程度)と予測する。
成長期待の高さを認識するきっかけの一つは、米エヌビディアの決算だった。23年5月の決算で、純利益の伸びが事前予想を上回った。その後も、エヌビディアの収益は高い増加率を記録した。米国の先端分野の半導体に関しては対中規制強化があるにもかかわらず、世界全体でAIの利用は勢いを増している。精度の高いAI対応チップの供給は需要に追い付かない状況だ。
GPU需要の拡大を追いかけるように、過去2年程度の間、市況が軟調に推移したメモリー半導体分野にも、変化の兆しが出始めている。23年7~9月期、韓国2大メモリー半導体メーカーの業績悪化ペースが鈍化したのだ。
業績を下支えしたのは、AIに対応した高価格帯のDRAM需要の増加だ。特に、SKハイニックスはAIの深層学習を支えるHBMなど、より高性能なDRAMの研究開発や生産体制を強化した。その結果、同社はライバルのサムスン電子に先駆けて、エヌビディアのGPUの処理速度に対応したメモリー半導体の製造に成功した。
そしてサムスンも、SKハイニックスを追いかけるように、HBMなどの製造体制を強化している。スマホやパソコンの需要が飽和し市況が軟調なNAND型フラッシュメモリーとは対照的に、AI利用急増を支える先端分野のメモリーデバイス分野では、韓国2大メーカーによるHBM開発競争が激しさを増している。
23年10~12月期、SKハイニックスの営業損益が黒字転換するとの期待が高まっている。サムスン電子の半導体事業も、24年1~3月期には黒字を確保するとの予想が増えた。AI利用範囲の急拡大により、厳しい状況が続いた世界のメモリー半導体市況の一角で、成長の萌芽(ほうが)が膨らみつつある。
● AI対応チップ分野への新規参入が急増
また、米国などでAIに対応したチップの設計・開発に参入する企業が急増している。HBM需要も拡大し、関連する製造装置や半導体部材の引き合いも増えるだろう。これまでスマホがけん引した世界の半導体産業は、次の新しい局面を迎えつつある。
23年11月、エヌビディアは「H100」改良版のチップである「H200」を発表した。H200は、従来のチップよりAIの開発、利用に必要なデータの処理ペースが速い。アマゾン・ウェブ・サービス(AWS)、グーグル(アルファベット)やオラクルのクラウドコンピューティングサービスがH200を採用する方針だ。
シェア拡大を目指すエヌビディアに対抗する企業も急増している。12月6日、米アドバンスト・マイクロ・デバイセズ(AMD)は、「MI300」と呼ばれる最新のAI対応チップを発表した。発表の場でリサ・スーCEOは、「今後4年間でAI半導体業界の市場規模が4000億ドル(約57兆円)超に達する」と発言。従来の同社の予想は1500億ドルだったので、大幅に増えた。
AIは、情報収集、業務運営の省人化・自動化、生産設備の最適な配置、素材や新薬開発に至るまで、私たちの生活に革命というほどのインパクトを及ぼし始めている。一方、企業はより多くのビッグデータを獲得し、蓄積し、AIに学習させようとしている。
そのため、AIに対応したデータセンターの構築も急務である。エヌビディアやAMD以外にも、マイクロソフト、インテル、グーグル、アマゾンなどの米国企業、中国のアリババなどがAIチップなど関連需要の取り込みを急いでいる。
スマホ、パソコン、データセンター用の高性能コンピュータなどに搭載される、AI対応チップの先端半導体の需要は増えこそすれ、減少することはないだろう。AIチップ需要の高まりを追い風に、多くの半導体メーカーは先端分野の高価格帯メモリー製品分野で設備投資計画を上方修正することが予想される。
● 日本の半導体産業が復活のチャンス
AI利用の増加は、わが国の半導体産業が復活するチャンスになるはずだ。日本経済の実力である潜在成長率の上昇にも大きく影響することが期待できる。
24年にかけて米国経済が多少減速したとしても、エヌビディアやマイクロソフトなどはAI関連チップの開発や利用の手を緩めることはない。今後もAI分野での事業運営体制を強化する戦略を明確に示しているからだ。知的資源集約型のソフトウエア開発が、米国で集中的に進められるだろう。
一方、製造拠点は分散が急務である。特に、台湾辺境の緊迫化はインパクトが大きい。IT先端企業は地政学リスクの分散に取り組みつつ、安定的なAI対応チップの調達を確立する必要がある。そこで、重要性が高まるのがわが国だ。
今のところ、日本を取り巻く地政学リスクは大きくはない。人材は不足しているものの、水の利用に関して深刻な問題は顕在化していない。そして、半導体製造装置や、超高純度の関連部材分野では世界的な競争力を発揮する日本企業がいくつもある。
この点に着目し、TSMCや米マイクロン・テクノロジー、台湾PSMCなど、世界の大手半導体メーカーが日本への直接投資を積み増している。熊本県ではTSMCが回路線幅3ナノメートル(ナノメートルは10億分の1メートル)の先端製品の生産を検討している。北海道ではラピダスが米欧企業などと連携し、回路線幅1ナノメートルのチップ製造を目指している。いずれもAIの利用に欠かせないものだ。
AI関連分野での需要を取り込み、成長につなげようとする国内企業も増えている。半導体製造装置の分野では、研究開発を強化し、製造設備への投資も積み増す企業が増えている。その上で、ラピダスなどが先端チップの供給を実現できれば、わが国の経済にとって自動車に続く新しい産業の柱を育成できるかもしれない。
世界経済の減速に懸念が高まる中、わが国の半導体関連企業は人材の獲得と育成を加速し、持続的かつ加速度的に製造技術に磨きをかける必要がある。政府がしっかりと民間企業のリスクテイクを支援することができれば、日本が潜在成長率の向上を目指すことは可能だ。
真壁昭夫
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