2013년 주요 반도체 기업 동향

- 소비자 위한 다양한 기술을 하나의 칩에 구현-

- 더 미세한 제조공정 현실화-

□ 주요 기업 신제품 트렌드

 ○ SoC

  - SoC는 System on a Chip의 약어로 CPU, 그래픽 카드, 메모리 컨트롤러와 기타 부품이 한 개의 칩으로 합쳐진 형태임. 기기의 소형화, 배터리 사용 최적화 및 디바이스 생산 단순화에 결정적인 역할

  - SoC를 활용한 대표적 칩으로는 Nvidia의 Tegra 시리즈와 Qualcomm의 Snapdragon 시리즈

 ○ ARM 마이크로프로세서

  - 대부분의 모바일기기, 태블릿, 무선 라우터, 디지털 미디어 플레이어, 게임기, PC에 사용되는 프로세서

  - 반도체 업계에서 휴대용 기기의 저가 및 저전력 소모 마이크로 칩이 필요한 경우 가장 선호하는 칩

  - Nvidia, Texas Instruments, Samsung, Apple은 이 디자인의 일부를 선택해 GPU 및 기타 구성 요소와 함께 집적해 자사 고유 브랜드의 SoC를 제조

  - 반면, 전문 SoC 제조업체 Qualcomm와 같이 자사 고유의 커스텀 CPU를 제조하는 것을 선호하기도 함. 예를 들어 Qualcomm이 디자인한 CPU인 Krait는 Snapdragon S4 SoC에 사용

□ 주요 기업별 동향

 ○ Nvidia

  - Nvidia CEO는 지난 1월 열린 CES Keynote 연설에서 2013년에 스마트폰과 태블릿 사업에 집중할 계획이라고 밝혔으며, 그 계획의 일환으로 Tegra 4 칩을 소개함.

  - Nvidia는 실리콘밸리 소재의 기업으로 자사의 프로세서인 Tegra 4가 72 GPU 속도로 세계에서 가장 빠른 프로세서임을 주장했으나 클락 스피드에 대한 세부 데이터를 제공하지는 않았음.

  - 2013년에 LTE 모뎀과 어플리케이션 프로세서를 접목시킨 복합제품으로 시장점유율을 크게 증가시켜 AMD의 점유율을 잠식할 것으로 예상됨.

  - Romley 워크스테이션을 향상해 타 PC 제조업체 제품보다 GPU 성능이 우수할 것으로 예상됨.

  - Nvidia의 쿼드코어 칩 Tegra 4는 이전 세대 프로세서인 Tegra 3와 동일한 개수의 CPU 코어를 가졌으나 그래픽 기능이 월등히 향상됨. 삼성과 같은 경쟁사의 새로운 칩과 비교해 Tegra 3는 GPU 성능에 한계를 보였지만 Tegra 4는 GPU 성능을 향상시킨 것으로 평가됨.

  - Nvidia는 지난 3월 19일 San Jose에서 열린 그래픽 기술행사 GTC 2013에서 클라우드 그래픽 서버 컴퓨터를 공개하는 등 서버 완제품시장까지 진출 가능성을 넓히고 있음.

Nvidia사가 지난 1월 발표한 칩 Tegra 4

 ○ AMD(Advance Micro Devices)

  - 지난 1월 CES 2013에서 AMD는 그동안 'Temash'와 'Kabini'라는 암호명으로 불리던 SoC APU를 발표

  - Temash 칩에는 HD Radeon 8000 시리즈 GPU와 AMD의 Graphics Core Next 아키텍처를 내장함. 이론적으로 태블릿에서도 PC 수준의 게임이 실행 가능함. 이 칩은 최초의 쿼드코어 x86 SoC로 2013년 상반기에 출시될 예정

  - 또한 AMD는 Richland APU(Accelerated Processing Unit)를 발표했는데, 기존의 A-시리즈 APU보다 성능이 20~40% 향상됨. 즉, AMD는 Richland를 새로운 소프트웨어와 결합해 소비자에게 eyesight-enabled 제스처와 안면인식기능 등을 제공할 수 있게 됨.

  - 2013년 하반기에는 후속 칩으로 28㎚ 공정의 APU를 발표할 예정이며 코드명은 'Kaveri'일 것으로 예상

  - AMD의 최신형 칩은 다양한 HP형태의 Sleekbooks 및 Vizio의 11.6인치 APU 구동 태블릿, Vizio 울트라씬 랩탑, 24인치 AIO 데스크톱 등에 적용될 예정

AMD사의 2013년 데스크톱 계획안

 ○ Qualcomm

  - Qualcomm은 CES에서 AMD에 대응해 쿼드코어 Snapdragon 800을 발표했으며, 이 칩은 기대 이하의 성능을 보였던 S4 프로세서 대비 75%의 성능 향상을 보임. S4 프로세서는 2012년 출시됐던 고급 사양 칩으로 Windows RT 및 Android 디바이스의 가장 인기 있는 모델이었음.

  - Snapdragon 800은 네 개의 코어가 적용됐으며 칩에 최첨단 통신 표준을 채택할 예정임. 또한 초당 150메가바이트를 처리할 수 있는 제3세대 Advanced LTE 모뎀이 포함되고 802.11n과 추후 사용될 802.11ac 무선 표준도 지원될 예정.

  - Sanpdragon 800은 기존의 가장 빠른 모델이었던 Snapdragon S4에 비해 약 75% 더 빠른 속도를 보일 것으로 예상되며 1.9GHz의 Snapdragon은 Snapdragon S4보다 약 40% 더 빠름.

  - 제2세대 28㎚의 설계 공정 기술이 적용된 칩은 2013년 중반에 출시될 것으로 예상

  - Qualcomm은 CES에서 음향 체험관을 설치해 자사 칩의 뛰어난 음향 성능을 방문객 앞에서 시연하기도 했음 특히 DTS사와의 프로젝트를 통해 7.1 서라운드 기능이 없는 헤드폰을 동일 수준의 음원 처리 기술로 구현해 방문객의 주목을 받음.

Qualcomm사의 CES 음향 체험관

 ○ Intel

  - Intel은 지난 1월 경쟁 관계에 있는 ARM에 대응해 쿼드코어 칩인 Bay Trail을 발표함. Bay Trail은 x86 기술로 더 효율적인 모바일 SoC 생산이 가능하다는 것을 증명함.

  - 또한 Intel은 일부 울트라북 디자인에서 사용되는 7W Ivy Bridge 칩을 발표했는데, 기존 측정 방식이었던 13W에서 변화를 주어 7W 소비 전력을 사용한 측정 방식을 택함.

  - Intel의 7W Ivy Bridge 칩은 스마트폰에 적용될 수준의 전력 단계는 아니지만, 얇고 가벼운 랩톱 이상의 수준으로 사용 가능함. 또한 7W Ivy Bridge 칩은 현재 ARM 아키텍처의 소프트 호환성 문제와 비교했을 때 x86 및 AMD 64의 장점을 가지고 있어 현재 Calxeda가 선점하고 있는 저전력 서버시장에서 사용될 가능성도 있음.

  - Ivy Bridge 칩은 떠오르는 서버시장 외에도 저전력 단일 컴퓨터 및 고사양 4K 해상도 인터넷 텔레비전 등에서도 사용 가능함.

  - Intel은 올해 상반기 Z2420, Z2580, Z2760을 포함한 Atom 칩을 발표했는데 이 중 Z2580은 Intel의 주요 고성능 스마트 폰에 사용될 예정임.

Intel사가 새롭게 선보인 Bay Trail

  - 지난 9월 Intel Developer Froum에서 처음 발표된 인텔의 Haswell 프로세서는 울트라북용 디자인을 갖춘 4세대 코어 i 프로세서로, 2013년 하반기부터 양산될 예정

  - Haswell을 통해 스마트 폰, 태블릿 PC, 노트북 등 소형 전자 기기의 배터리 사용 시간이 지금보다 늘어나고 제품 크기 및 두께는 줄어들 것으로 예측됨.

  - Haswell은 현재 주요 반도체 공정인 22~28 나노 공정에서 한층 진보한 14나노 공정으로 제조돼 기존 프로세서보다 전력 소모와 발열을 최대 2배 이상 감소시킬 것으로 예상됨.

  - Haswell ULV(Ultra Low Voltage) 프로세서의 전력 소모량은 10W에 불과해 기존 ULV 프로세서의 전력 소모량인 17W와 비교했을 때 전력 소모량이 2/3 수준으로 감소한 것임. 따라서 발열 및 전력 소모 문제로 아톰 프로세서를 장착했던 7~10인치 노트북에 Haswell을 탑재할 수 있을 것으로 기대됨.

인텔사의 향후 나노공정기술 발전 예측도

 ○ Samsung

  - Samsung은 지난 1월 CES를 통해 ARM의 big.LITTLE 기술을 적용한 옥타코어 Exynos 시리즈 칩을 발표해 업계에서 가장 획기적인 칩을 개발한 것으로 평가 받음.

  - Exynos 시리즈 칩은 두 개의 쿼드코어 SoC가 장착되며 네 개의 Cortex-A7 프로세서(1.2 GHz 속도에 해당)는 상대적으로 가벼운 작업을 수행하고, 나머지 네 개의Cortex-A15 프로세서( 1.8 GHz 속도에 해당)는 HD 비디오 스트리밍/플레이백, 웹 브라우징, 게임과 같은 CPU 집중 작업 및 다량의 리소스가 필요한 작업을 수행함. 즉, Exynos5는 모바일 기기가 CPU 집중 작업을 수행하지 않을 때 프로세서의 쿼드코어를 사용할 수 있으므로 동급 최상의 성능을 제공함과 동시에 최적의 배터리 수명을 제공함.

  - Exynos5의 기술 사양 : 4X ARM Cortex A15 cores at 1.8GHz, 4X ARM Cortez A7 cores at 1.2GHz, 28nm Samsung manufacturing process, PowerVR SGX-544MP3 at 533MHz(Graphics)

반도체 업계에서 가장 큰 주목을 받고 있는 삼성 Exynos5

  - Exynos5의 초기 제품은 28나노 공정 수준의 팹 공정이 사용될 것으로 예상되나 지속적인 공정 미세화(Shrink)작업을 통해 차후에는 20, 14, 10 나노 공정으로 순차적 발전을 꾀할 것으로 예상됨.

  - Exynos5는 공정 미세화 작업 및 두 개의 쿼드코어로 Exynos 4 대비 약 70%의 배터리 수명 절감이 가능할 것으로 짐작됨.

  - Samsung은 Exynos5를 모바일기기와 태블릿기기에 적용하는 것에서 나아가 현재 판매 중인 넷북(크롬북)에도 확대 적용할 예정임.

□ 시사점

 ○ ‘스마트(Smart)’와 ‘연결(Connectivity)’을 접목시킨 새로운 모바일 프로세서 개발

  - 다수의 제품을 모바일폰 등 하나의 기기에서 제어할 수 있는 프로세서를 개발하는 것이 업계의 트렌드임. 즉, 기존의 단순한 모바일 기기 간 연결을 넘어 카메라, TV, 냉장고 등 가전제품과 자동차까지 다양한 제품이 연결될 뿐만 아니라 이를 함께 제어할 수 있는 프로세서가 개발될 전망

  - 새로운 형태의 모바일 프로세서는 사용자의 단순 명령을 처리하는 수준이 아니라 높은 수준의 소프트웨어와 기능을 한 칩에 구현함으로써 사용자의 상세 요구사항이 처리 가능하도록 개발이 이루어지고 있음.

  - 이를 구현하기 위해 시스템 칩의 집적화가 이루어짐. 20나노대의 반도체 제조 공정에서 10나노대의 공정 미세화를 통해 여러 개의 칩이 필요했던 기존 설계상 한계를 극복해 복수의 기능을 하나의 칩에 집적화 할 수 있게 됨.

 ○ 반도체 제조공정 미세화

  - 모바일기기 사용자의 필수 요구 사항이었던 저전력 소모 기능(장시간 배터리 사용) 및 복합기능 제공이 가능

  - 현재 인텔과 삼성이 주도하고 있는 반도체 제조 공정의 미세화가 계속 진행돼 10나노대의 공정과 450㎜ 웨이퍼를 양산하는데 적용하게 된다면 더욱 저렴한 가격으로 칩을 제조할 수 있게 됨.

  - 초미세 선폭 공정으로 미래의 모바일기기는 점차 소형화될 것이고 더 오랜 시간 배터리 사용이 가능할 전망.

 ○ 급변하는 시장 환경

  - Nvidia는 이번 주 GTC 2013에서 밝혔듯, 그래픽 서버 컴퓨터까지 영역을 확장하고 있으며, Qualcomm이나 Intel, 삼성의 신제품 출시에서 알 수 있듯 차세대 칩으로의 개발 주기가 더욱 더 짧아지고 있음.

  - 최근 세계 경기가 조금씩 회복되고 반도체시장이 공급자 위주로 진행되면서, 삼성이나 SK Hynix같은 한국기업에 호재로 작용하고 있음.

  - 그러나 우리나라 IT산업의 강점 중 하나인 반도체시장에서 계속 앞서나가기 위해서는 세계 반도체시장의 80%를 차지하는 비메모리형 반도체산업을 중심으로 중소, 중견기업의 R &D가 더욱 활발해져야 할 것임.

자료원: CES2013, GTC 2013, KOTRA 실리콘밸리 무역관 보유자료 종합