보고서에 따르면 2020년부터 2021년까지 글로벌 웨이퍼 파운드리 시장이 크게 성장한 주요 원인은 첫째, 전반적인 산업 환경이 여전히 매우 견고하기 때문입니다. 코로나19 팬데믹, 미·중 무역 분쟁 등 여러 사건으로 인해 하위 제조업체들이 재고를 늘리면서 웨이퍼 주문량이 증가하고 첨단 공정 기술이 빠르게 발전했습니다. 둘째, 업계 전체가 생산 능력 증대에 더욱 합리적인 태도를 보이고 있습니다. 2차 파운드리 업체들은 생산 능력 확대를 위해 신규 공장을 건설하는 데 소극적인 반면, 시장 수요를 충족시키기 위해 웨이퍼 가격을 인상하는 데 더 적극적인 모습을 보이고 있습니다.

애플은 전 세계 5나노 공정 웨이퍼의 53%를 소비합니다.

2020년, TSMC와 삼성의 최첨단 5나노미터(5nm) 공정 기술이 양산에 들어갔습니다. 애플의 A14와 M1, 퀄컴 스냅드래곤 888, 화웨이의 키린 9000 시리즈 등이 모두 5나노미터 공정 기술을 사용했습니다. 그러나 미국의 제재로 인해 2020년 9월 15일부터 TSMC는 화웨이에 칩을 공급할 수 없게 되었습니다. 화웨이는 2021년 중반쯤에는 5나노미터 공정 웨이퍼 고객 목록에서 제외될 것으로 예상됩니다. 이로써 애플과 퀄컴이 5나노미터 공정 웨이퍼의 최대 고객이 될 전망입니다.

'카운터포인트' 보고서의 추정에 따르면, 2021년 전 세계 12인치 웨이퍼 출하량은 5%를 차지할 것으로 예상되며, 이는 2020년 1% 미만에서 크게 증가한 수치입니다. 그중 애플은 2021년 5나노 공정 웨이퍼의 최대 고객이 될 것으로 보입니다. 애플은 전 세계 시장 점유율의 53%를 차지하며, 모든 주문은 TSMC에서 공급받을 예정입니다. 또한, 아이폰 12 시리즈에 탑재된 A14 프로세서와 맥 제품에 새롭게 탑재된 M1 프로세서 외에도, 애플은 2021년에 5나노 공정 기술을 적용한 차세대 A14X 또는 A15 프로세서를 출시할 것으로 예상됩니다. M1X, M2 프로세서 등도 출시될 가능성이 있어, 애플의 5나노 공정 웨이퍼 생산 능력 수요 증가를 더욱 촉진할 것으로 보입니다.

시장 전망에 따르면 애플의 2021년 아이폰 13 시리즈에는 퀄컴의 스냅드래곤 나노미터 공정 웨이퍼가 24% 사용될 가능성이 높습니다.

삼성은 5나노 공정 웨이퍼 시장에서 세계 3위의 고객사가 될 것으로 예상되며, 시장 점유율은 5%에 달할 것으로 전망됩니다. 삼성은 2020년 말 중국 휴대폰 브랜드들을 위해 설계된 5나노 공정 프로세서인 엑시노스 1080을 출시했고, 이후 비보 X60 시리즈 스마트폰에 탑재되었습니다. 2021년 초에는 5나노 공정의 엑시노스 2100 프로세서를 출시했는데, 이 역시 삼성의 갤럭시 S21 시리즈 스마트폰에 탑재되었습니다. 삼성은 2021년 말 엑시노스 1080과 엑시노스 2100과 같은 차세대 프로세서를 출시할 것으로 예상됩니다. 또한, 애플이 자체 개발한 ARM 아키텍처 기반 M1 프로세서가 PC 시장에서 성공을 거둔 사례에 힘입어 삼성 역시 애플을 따라 5나노 공정을 적용한 ARM 아키텍처 기반의 엑시노스 PC 프로세서를 출시할 가능성이 있다는 소문도 있습니다.

PC 시장 점유율의 급격한 증가에 힘입어 프로세서 제조업체 AMD는 인텔과의 경쟁력을 더욱 강화하기 위해 프로세서 공정 기술 개발에도 박차를 가하고 있습니다. 데이터에 따르면 AMD는 2021년에 TSMC의 5나노미터 공정 기반의 Zen4 아키텍처 프로세서를 출시할 예정이며, 코어 수는 64개를 넘어설 가능성이 있습니다. 이러한 상황에서 '카운터포인트'는 AMD가 2021년 5나노 웨이퍼 시장에서 5%의 점유율을 확보할 것으로 예측했습니다.

또한, '카운터포인트'는 NVIDIA와 MediaTek이 2021년 5nm 공정 웨이퍼 시장에서 각각 3%와 2%의 점유율을 차지할 것으로 예측했습니다. NVIDIA는 2021년 새로운 AdaLovelace 아키텍처 기반 5nm 공정 GPU를 출시할 예정이며, 이 제품의 파운드리는 TSMC가 담당할 가능성이 있습니다. MediaTek 역시 2021년 말 이전에 5nm 공정을 사용한 Dimensity 2000 시리즈 5G 프로세서를 출시할 것으로 예상됩니다. 하지만 NVIDIA와 MediaTek 모두 2021년 말까지 신제품을 출시할 예정이므로, 5nm 공정 웨이퍼 공급량은 상대적으로 제한적일 것으로 보입니다.

7. 나노미터 공정의 고객 응용 분야는 계속해서 다양해지고 있습니다.

본 보고서는 5나노미터 공정 연구뿐만 아니라 7나노미터 공정에 대한 연구 내용도 다루고 있습니다. 관련 내용에 따르면, 5G 휴대폰의 성능 및 전력 소비 요구 사항이 높아짐에 따라 5나노미터 공정 웨이퍼의 주요 고객은 스마트폰 칩 제조업체입니다. 반면, 7나노미터 공정(N7, N7+, N6 포함) 기술로 생산된 프로세서 또는 칩은 AI, CPU, GPU, 기지국, 자동차 전자 장치 프로세서 등 더욱 다양한 분야에 적용됩니다. 따라서 7나노미터 공정 웨이퍼의 고객이 더 많으며, 이는 7나노미터 공정이 5나노미터 공정보다 비용 효율성이 더 높다는 것을 의미합니다.

보고서는 마지막으로 2021년 전 세계 12인치 웨이퍼 출하량의 11%를 7나노미터 공정 웨이퍼가 차지할 것이라고 강조했습니다. 이 중 스마트폰은 7나노미터 공정 웨이퍼의 35%만을 소비하고, 나머지 대부분은 AMD와 NVIDIA 같은 제조업체의 CPU 또는 GPU에 사용될 것입니다. 전체적으로 AMD가 7나노미터 공정 웨이퍼의 27%를 소비하며 시장 점유율 1위를 차지할 것으로 예상되며, NVIDIA가 21%로 그 뒤를 이을 것입니다. 퀄컴이 12%로 3위, 미디어텍이 10%로 4위를 차지할 것으로 보입니다. 인텔은 7%로 5위를 기록할 것이며, 애플(6%), 브로드컴(6%), 삼성(5%), 자일링스(2%)가 그 뒤를 따를 것으로 예상됩니다.

여기서 주목해야 할 점은 최근 소식에 따르면 인텔의 7나노미터 공정 연구 개발이 상당한 진전을 이루었음에도 불구하고, 관련 칩을 고객에게 공급하는 시점은 아무리 빨라도 2023년이 될 수 있다는 것입니다. '카운터포인트'는 보고서에서 더욱 강력해진 5G 스마트폰 수요에 힘입어 TSMC와 삼성의 5나노미터 공정 가동률이 2021년에 90%를 넘어설 것이라고 지적했습니다. 7나노미터 공정의 평균 가동률은 95%에서 100% 사이를 기록할 것으로 예상됩니다. 7나노미터 공정의 공급 부족 현상이 지속됨에 따라, 맞춤형 반도체(ASIC)나 Arm 기반 프로세서와 같은 새로운 수요를 가진 칩 공급업체 및 장비 제조업체들이 현재 단계에서 추가 생산능력 확보에 어려움을 겪을 것으로 전망됩니다.

파운드리 가격은 2021년에 두 자릿수 성장을 기록할 것입니다.

보고서는 또한 2020년 하반기 이후 소비자 가전 및 자동차 전자 시장의 강력한 수요 덕분에 8인치 웨이퍼 파운드리에 집중된 전력 관리 IC, 패널 드라이버 IC, 전력 부품, COMS 이미지 센서 등의 칩 수요가 급증했다고 강조했습니다. 이러한 수요 증가는 현재 8인치 웨이퍼 제조 설비의 공급 부족과 맞물려 8인치 웨이퍼 팹 확장을 제한하고 있으며, 이로 인해 전 세계 8인치 웨이퍼 파운드리 생산 능력 부족 현상이 지속되고 있습니다. 더욱이, 8인치 웨이퍼에서 12인치 웨이퍼로의 일부 전환이 이루어짐에 따라 향후 12인치 웨이퍼 생산 능력 부족 현상까지 발생할 가능성이 있습니다. 이는 2021년에도 시장의 칩 공급 과잉 문제를 해결하기 어렵게 만들 것입니다.

수요 급증과 원자재 가격 상승으로 인해 웨이퍼 파운드리 업체들이 웨이퍼 파운드리 가격을 인상하기 시작했으며, 납기 또한 길어지고 있습니다. 보고서에 따르면 2020년 말부터 시중에 유통되는 일부 표준 칩의 납기가 6개월 이상으로 늘어났습니다. 또한, 시장 공급 과잉에 대응하여 TSMC와 UMC를 비롯한 업체들은 2020년 3분기부터 8인치 웨이퍼 파운드리 가격을 10~20% 인상했습니다. 이에 따라 글로벌파운드리(GlobalFoundries)와 월드어드밴스드(World Advanced) 등도 8인치 웨이퍼 파운드리 가격을 약 10~15% 인상했습니다. 2020년 12월에는 TSMC가 2021년부터 12인치 웨이퍼 주문 할인을 폐지할 것이라고 발표했습니다. 이는 7나노미터, 10나노미터, 28나노미터, 40나노미터, 55나노미터 공정에 영향을 미칠 것으로 예상되며, 사실상 가격 인상에 해당합니다. 뿐만 아니라, 생산 설비가 계속해서 최대 가동률을 유지하고 있기 때문에 UMC와 월드 어드밴스드 마이크로 디바이스(AMD)가 10~15% 범위의 두 번째 가격 인상을 준비하고 있다는 소문이 시장에 돌고 있습니다. UMC는 또한 12인치 웨이퍼 파운드리 고객들에게 납품 주기가 약 한 달 정도 연장될 것이라고 통보했습니다.

위와 같은 시장 상황과 현재의 강력한 시장 수요를 고려하여, "카운터포인트" 보고서는 웨이퍼 파운드리 산업 전체가 2021년에 웨이퍼 출하량과 웨이퍼 출하 가격을 포함하여 두 자릿수 성장을 기록할 것으로 예측합니다. 파운드리 산업은 메모리 산업만큼 경기 변동에 민감하지는 않지만, 코로나19 팬데믹과 글로벌 무역 갈등이 해결되지 않을 경우 현재와 같은 높은 재고 수준이 일반적인 현상이 될 것이며, 이는 시장 수요에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나가 될 것으로 예상됩니다.

IDM 공장 아웃소싱이 지속적으로 증가하면서 웨이퍼 파운드리 산업의 성장을 촉진하고 있습니다.

마지막으로, "카운터포인트" 보고서는 네덜란드 반도체 장비 대기업 ASML의 EUV 리소그래피 장비 출하량 전망과 TSMC의 2021년 연간 자본 지출을 글로벌 반도체 산업의 번영을 예측하는 지표로 인용했습니다. TSMC는 2020년 4분기 컨퍼런스 콜에서 스마트폰과 고성능 컴퓨팅의 성장에 힘입어 2021년 자본 지출이 250억 달러에서 280억 달러에 이를 것으로 예상한다고 밝혔습니다.

게다가 인텔의 7나노미터 공정 양산이 계속 지연되는 데다 경쟁사인 AMD의 PC 시장 점유율 확대 압박까지 겹쳐, 인텔은 2021년 CPU/GPU 사업의 일부를 외주 생산할 가능성이 있습니다. 이에 따라 TSMC와 삼성은 수주 경쟁에 적극적으로 나서고 있으며, 2021년부터 5나노미터와 3나노미터 공정 기술의 생산 능력 확대를 추진할 것으로 예상됩니다. 또한, IDM 업체들의 외주 생산 추세가 가속화되고 있는 가운데, 글로벌 IC 공급업체들도 수익 증대를 위해 이러한 모델을 적극적으로 추진하고 있습니다. 이러한 상황으로 인해 2021년 말까지 인텔뿐만 아니라 소니의 CMOS 이미지 센서와 르네사스 일렉트로닉스의 MPU 칩까지 외주 생산될 가능성도 제기되고 있습니다.

위의 요인들을 바탕으로, 웨이퍼 파운드리 산업의 매출은 2021년에도 지속적인 성장을 보일 것으로 예상되며, 이러한 성장세는 2000년 인터넷 버블 이후 볼 수 없었던 최고 수준입니다. 또한, IDM 업체들이 아웃소싱 규모를 100억 위안씩 꾸준히 늘려가는 점을 고려하면, 보고서는 2022년부터 웨이퍼 파운드리 시장 규모가 2023년까지 100억 달러를 넘어설 것으로 예측합니다. 그중에서도 TSMC와 삼성은 기술력, 자본력, 그리고 산업적 위상을 바탕으로 강력한 경쟁 우위를 유지할 것으로 전망됩니다.