현명한 반도체 투자

현명한 반도체 투자 - 소재·설계·장비주 완벽 분석!, 개정판
우황제 지음 / 이레미디어 / 2024년 1월

한국인이 반도체하면 가장 먼저 떠오르는 건 삼성전자 혹은 SK하이닉스가 아닐까?싶다. 두 기업의 공통점은 메모리 반도체를 생산하는 IDM(Integrated Device Manufacturer, 종합반도체회사)라는 것이다. 즉, 반도체의 설계부터 생산, 조립, 테스팅까지 종합적으로 사업을 영위하는 업체라는 점, 그리고 반도체 중 메모리 반도체에 특히 집중된 업태를 가진다는 점이다.

여기서 메모리 반도체라는 것은 영구적이지 않지만 정보를 저장하는 메모리를 말한다. 반면 정보를 연산하는 반도체는 비메모리 반도체라고 한다. 더 자세히 말하면

메모리 반도체 -> 전원이 공급될 동안 정보를 유지하는 반도체(RAM)

비메모리 반도체 -> 정보를 처리하는 반도체(CPU)

라고 생각하면 된다. 그래서 인텔의 경우 비메모리 반도체로 유명하며, 삼성과 SK하이닉스의 경우 메모리 반도체로 유명하다.

그리고 우리나라의 수출 구조를 보면 전체 수출액의 약 20%정도가 반도체 관련 수출로 파악된다. 우리나라는 내수 시장 & 자원이 부족하기 때문에 수출로 경제 규모를 유지해야 하는데, 전체 수출의 20%를 차지하는 반도체를 투자에서 제외하면 투자 기회가 그만큼 줄어들게 된다.

그럼 대체 반도체란 무엇일까?

사전적 의미로 반도체의 "도체"는 "전류의 흐름이 가능한 물체"다. 반대로 "부도체"는 "전류가 흐르지 않는 물체"다. 그럼 반도체는 반(半)자 즉 절반이라는 의미로서 전류가 흐르다 끊겼다 하는, 즉 전류의 흐름을 상황에 따라 제어할 수 있는 물체를 말한다. 스위치를 켜고 끔에 따라 전류의 흐름을 조종할 수 있다는 것이며, 전류가 흐르면 1, 흐르지 않으면 0이라고 생각하면 된다. 즉, 2진법으로 숫자를 표현 하는 방법을 정하고 구현한 것이 반도체다. (이러한 성질 때문에 반도체는 정수는 정확히 표현하지만, 소수의 경우 오차가 발생할 수 밖에 없다)

특히 전류가 흐른다는 것은 원자핵을 중심으로 전자가 이동을 하는 것을 말하는데, 밴드갭(Band Gap)이라는 개념을 통해 전류의 세기를 조정할 수 있다. 그리고 이 밴드갭의 길이에 따라 도체, 반도체, 부도체가 나눠진다. 먼저, 원자는 일정 개수의 전자를 갖는데, 이때 결합력이 높아 외부의 자극에 전자가 반응하지 않고 이동하지 않으면 결합력이 높다라고 표현하며, 반대로 외부의 자극에 전자가 반응해 원자가 전자를 잃는다면 결합력이 낮다라고 표현한다. 즉, 원자핵의 구속력이 얼마나 강한지가 밴드갭의 크기와 비례하게 된다. 정리하면 밴드갭 high -> 원자의 구속력 high, 밴드갭 low -> 원자의 구속력 low로 생각하면 될 것 같다.

밴드갭이 중요한 이유는 화학적 결합을 통해서 밴드갭을 늘리거나 줄일 수 있기 때문이다. 이러한 내용을 도핑이라고 하는데 기존 원자들 사이에 불순물을 살짝 흘려 넣는 것을 뜻한다. 예를 들어 실리콘 원자들이 모여있는 실리콘 광석에 붕소를 섞으면 두 개의 원자 사이에 전자 균형이 무너져 전자가 이동하기 좋은 환경이 된다. 즉, 도체 혹은 부도체인 물질에 불순물(타 원소)를 섞으면 반도체가 되는 것이며, 이때 밴드갭이 늘어난다 줄어든다라는 표현을 같이 쓰게 된다. 그리고 이러한 밴드갭을 조정해서 원하는 방향으로 전자가 흐르고 멈추게 하는 것이 바로 반도체이다.

정리하면 정보(Data)를 처리하기 위해 밴드갭을 조정해 전자의 흐름을 제어하는 게 반도체라고 볼 수 있다.

그리고 이러한 반도체를 만들기 위해서는 흐름을 제어하기 위한 칩의 구조 설계, 그것을 구현하기 위한 장비와 소재, 마지막으로 테스팅을 거쳐야 한다. 그 과정에서 국내, 해외의 수많은 장비 및 소재 업체가 협업을 하고 경쟁을 한다. 그리고 기존 소재의 한계(예를 들면 원자의 화학적 결합에 따른 한계, 즉 자연법칙에 따른 한계를 말함)가 발견됨에 따라 새로운 소재를 연구하고 반도체 회선을 쌓는 방식을 다르게 하는 등 다양한 시도를 하면서 새로운 업체가 급부상하거나 기존의 강자가 쇠락 하기도 한다. 즉, 어떤 분야에 어떤 한계점이 존재하고 이를 보완하기 위한 기술이나 소재의 팔로우업이 필요한 분야인 것이다.

이렇게 놓고 보면 엄청 복잡해 보이는게 사실이다. 여기에 더해 메모리, 비메모리 반도체, GPU, CPU, DDR5 등 다양한 기술적 용어가 나오면 흐름을 놓치기 쉬운 것도 사실이다. 그래서 반도체에 투자하고 싶은데 잘 모르겠다, 혹은 꼭 투자를 하지 않더라도 평소 반도체 시장이 정확히 어떻게 돌아가는지 궁금했던 사람들이라면 이번에 읽은 책 "현명한 반도체 투자"가 그 복잡함을 줄여주는 실마리가 되지 않을까 싶다.

이번 책 "현명한 반도체 투자"는 네이버 블로그 및 유튜브 "hodolry"에 양질의 컨텐츠를 제공하기로 유명한 분이 기존 블로그의 글을 읽기 쉽게 편집해 내놓은 책이라고 한다. 그래서 그런지 반도체에 잘 몰라도 편하게 읽히는 책으로 반도체에 대해 잘 모르지만 기본을 다지고 싶다면 꼭 읽어보면 좋을 것 같다. 가벼운 반도체의 역사부터 전공정과 후공정에 대한 설명, 현대의 반도체 트렌드는 어떻게 되는지 짚어주며 그와 관련된 기업들도 언급하는데, 그 종목을 사라는 건 아니지만, 해당 기업을 공부하면 전반적인 반도체 업계에 대해 접근하는 시작점을 잡을 수 있을 것이다.

나 또한 IT를 모르지는 않지만, 소프트웨어 한정이고, 하드웨어에 대한 정확한 이해는 부족했는데, 이번 책을 읽으면서 부족한 부분을 조금 채운 느낌이다. 물론 방대한 반도체 업계의 모든 것을 한 권에 담을 수는 없기에 깊이 있는 내용까지 다루지는 못하였지만, 엔트리 포인트를 파악하는데 충분한 역할을 한 독서였다.

- 본 포스팅은 서평단에 참여하여 책을 지원 받아 작성하였습니다. -