(펌글) KTB증권.2020년 비메모리 산업을 분석한 『비메모리 오딧세이』

출처: 안아줘 투자이야기 블로그

얼마 전 비메모리쪽을 공부하면서 KTB증권의 비메모리 오딧세이 내용을 바탕으로 정리했던 내용.

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현재상황

12nm 이하 플레이어는 제한적.

글로벌 파운드리조차 사실상 포기한 상태

EUV 로 가면 인텔, TSMC, 삼성 뿐

-> EUV 장비 자체가 비싸고 생산량이 한정적

TSMC도 공격적으로 M/S를 늘리기 어려운 상황.

EUV도입으로 CAPEX부담이 커졌으며 EUV장비를 구하기도 제한적

저가 수주보단 수익성 중심의 선별 수주

쉽게 이야기하면 수요 >>> 공급

즉, 풀캐파

 

삼성전자는 공격적인 M/S확대 전략 구사 전망

비메모리 대규모 capa증설과 경쟁력 있는 가격을 중심으로 선두 업체와 격차를 둘일 전망.

EUV뿐만 아니라 DRAM에서도 양산을 활용하기 때문에 TSMC대비 CAPEX부담도 적은 상황

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2020년 비메모리 주요 히스토리(KTB증권 비메모리 오딧세이 참고)

- 20200322 삼성전자 평택 EUV Foundry 투자관련 업데이트

비메모리의 경우 메모리 대비 장비 투자가 2~3배 소요 -> 전공정 장비와 인프라 업체 수혜

다만, 전공정 장비의 경우 EUV도입으로 노광 장비 투자는 크게 늘어나지만

상대적으로 기차 장비 증가폭은 20~30%로 미미한편

인프라 장비는 capa당 면적이 비메모리가 메모리 대비 2~3배 넓기 때문에 클린룸 및 배관 투자가 비례해서 늘 것으로 예상

인프라 수혜주 -> 유니셈(Scrubber, chiller), 에스티아이(배판), 원익홀딩스(배판)

 

- 이번 투자로 삼성전자는 EUV Foundry capa를 최소 4.5만장 확보한 셈(화성은 연말까지 월3만장으로 증설 중, 평택 1.5만장). 경쟁사 TSMC EUV Capa가 약 12만장인 점을 고려하면, 향후 화성 및 평택 지역 추가 증설 발표가 이어질 것으로 예상

- 참고로 2019~2021년 삼성전자 12인치 Foundry capa는 월 22만장→27만장 →35만장 (EUV Capa는 월 1만장→3만장→7만장)로 점증.

 

[삼성전자 비메모리 사업 동향]

- 특히 업계 1위 TSMC M/S가 55%에 육박하는 상황에서 업계 2위인 삼성전자는 메모리 사업 초격차 경험을 살려 대규모 Capa 증설과 경쟁력 있는 가격을 중심으로 선두 업체와 격차를 줄일 것으로 예상

- 삼성전자는 2Q20 Nvidia 8nm GPU를 시작으로, 2H20 Qualcomm 5nm AP와 5G Modem, 2021년 Google과 중화권 업체 Chip 양산 계획. 특히 일시적으로 TSMC 비중을 높였던 Nvidia와 Qualcomm가 5nm부터 삼성전자 비중을 대폭 늘일 계획이고, AMD와 Intel도 TSMC에 집중된 의존도를 분산하려는 움직임.

통상 Chip 수주는 2년전에 결정, Foundry 증설은 약 1년 소요. 2H20부터 삼성전자 증설 본격화 전망

​- 20200720 반갑다, 퀄컴

[삼성전자 Foundry, Qualcomm Snapdragon 875G 수주]

- 과거 Qualcomm은 삼성전자 Foundry 서비스를 주로 이용. Snapdragon 핵심 고객사가 삼성전자 IM 사업부이고, TSMC 대비 공정 비용이 저렴했기 때문

- 2018~2020년 Qualcomm은 TSMC 비중을 확대. 삼성전자가 EUV 공정 개발에 주력하면서 TSMC 7nm 공정 양산이 빨랐고 두 업체간 기술 격차도 벌어졌기 때문.

이 기간 TSMC는 Snapdragon 855와 865, 5G 모뎀 X50과 X55 등 메인 제품을 수주한 반면 삼성전자는 중저가 765G 등 일부 제품만 수주

- 2021~2022년 Qualcomm은 삼성전자 양산 비중을 확대. 삼성전자는 Snapdragon 875G와 X60등 메인 물량을 수주했고 2H20부터 양산 돌입. 더불어 중가 라인업까지 수주하면서 2021년 삼성전자 Qualcomm향 매출 급신장 전망

- Snapdragon 875G는 AP와 BP가 통합된 One-chip 구조. 기존 AP와 BP 사이즈가 각각 80mm2이고 7nm→5nm 공정 개선 효과(약 20% 면적 감소)를 감안했을 때, Snapdragon 875G 사이즈는 110mm2수준으로 추정. 875G와 중저가 출하량을 각각 0.4억대와 1억대 가정 시, 약 월 3만장 Capa가 필요한 셈

- 2019~2021년 삼성전자 7nm 이하 선단 공정 EUV Capa는 Qualcomm과 NVIDIA, 삼성전자 내부 물량 증가에 힘입어 월1만장→월 3만장→월 7만장으로 점증 추정. 관련 국내 장비 및 소재, 후공정 업체 수혜 기대

[삼성전자 Foundry 실적, 2Q20부터 성장 궤도 진입]

- 삼성전자는 2Q20 NVIDIA 8nm GPU에 이어 3Q20 Qualcomm Snapdragon 875G 양산 시작. 2019~2021년 삼성전자 Foundry 매출은 11.3조원→13.5조원→17.2조원 (Qualcomm 매출 1.5조원→2.4조원→3.9조원)까지 확대 추정

- 20200720 Foundry 몸값은 높아진다.

인텔의 -> 7nm공정 도입 지연 언급 -> 2023년 7nm FinFET 제품을 출시

AMD -> 2020년 2H zen3(5nm)로 출시

공정 격차는 곧 chip의 성능 혹은 소비전력과 비례한다는 점에서 이는 인텔에게 큰 마이너스 요소

 

[Foundry 업계 몸 값은 높아져만 간다]

- 내부 Foundry 공정 개발에 차질이 발생하면서 Intel도 외부 Foundry 이용을 적극 검토 중. 설계 자산 유출이 민감한 CPU는 자체 생산하고 향후 새롭게 출시 예정인 GPU(Xe시리즈)와 RF, M/B Chipset은 Foundry 외주 본격화 전망. 특히 Intel 야심작 GPU는 초기 제품은 TSMC가 양산하며 차기작은 삼성전자 수주 가능성이 확대된 상황

-> 인텔이 파운드리를 이용하기 시작한다는 것이 핵심

- 반면, Foundry 업계는 5G와 IoT, AI 트랜드로 이미 Capa 부족에 직면. 현재 7nm 이후 선단 EUV 공정 양산 가능한 업체는 TSMC와 삼성전자 뿐. Intel의 외주 비중 확대 결정은 Foundry 업계 지위를 한단계 격상시키는 계기로 평가

-> CAPA는 한정되어 있으나 수요는 계속 늘어남.

​- 20200730 Apple silicon 파급효과는?

[Apple Silicon 파급 효과는…]

- 2021년 Apple PC 판매 호조 전망. Apple Silicon 탑재로 경쟁사 대비 경박 단소화되고 다양한 App을 지원하는 PC를 출시할 수 있기 때문. 과거 경험상 Apple은 신제품 출시 사이클에서 판매 호조 기록. 2021년 Apple PC 판매도 최대치 경신 가능성

- Apple PC 출하를 연간 2천만대 가정시, Apple Silicon 양산을 위한 Wafer capa는 약 연간 7만장 필요. 계절성 고려시 월 1만장 Capa가 필요한 셈. iPhone이 약 월8만장 Capa가 필요한 점을 감안하면 미미한 수준이나, Intel 인하우스 물량이 Foundry 업계에 넘어온다는 측면에서 의의

-> 탈인텔 움직임은 생각보다 많은 것을 의미함.

​- 20200902 NVIDIA와 IBM가 Big chip 대량 양산 레퍼런스가 된 점이 긍정적

대만발 루머에도 불구 NVIDIA RTX3000 시리즈는 삼성전자 파운더리 8nm 공정으로 양산.

삼성전자 파운더리 입장에서는 NVIDIA 수주가 1) 파운더리 실적 개선 효과와 함께 2) Big chip 대량 양산 레퍼런스가 된다는 측면에서 큰 의미.

- 가장 이목이 집중된 점은 예상보다 저렴한 가격. 시장 예상과는 다르게 전작 대비 성능 향상폭은 컸지만 가격은 전작 수준에 머물렀기 때문. 제품 가격은 프리미엄 RTX3090는 $1,499, RTX3080는 $699, RTX3070는 $499. RTX3070의 경우 전작 프리미엄 제품인 2080ti 대비 성능은 개선되었지만 가격은 $500이상 하락한 셈

- RTX3000 시리즈 가격이 예상보다 저렴한 것은 삼성전자 8nm 공정에서 양산했기 때문. 7nm 이하 선단 공정은 TSMC와 삼성전자만 양산 가능하고 EUV 도입으로 웨이퍼 가격이 약 $4,000를 상회하는 반면, 8nm는 10nm를 개선한 공정으로 $2,000~$3,000 수준. 삼성전자만 8nm 공정을 보유하고 있으며, 4Q19부터 고객사 확대로 화성 Capa 증설 중

- 이미 제조한 제품을 판매하는 메모리와는 달리, 비메모리는 통상 2년 후 제품을 선 수주하고 후 증설. 삼성전자는 현재 2022년 이후 NVIDIA와 AMD, Intel 등 수주를 논의 중이며, 이번 Big chip 양산을 계기로 NVIDIA와 Qualcomm 이외에도 AMD와 Intel 수주 가능성도 커진 것으로 평가

- 삼성전자 파운더리 매출은 2017~2019년 11조원 수준에 그쳤으나, 3Q20 NVIDIA, 4Q20 Qualcomm 양산을 계기로 2020년 15조원→2021년 20조원까지 급증 추정

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- 20200910 삼성전자 AP Test 외주 확대 수혜주 찾기

2021년 삼성전자 스마트폰 AP Exynos 수요 호조 전망. 더불어 삼성전자가 3Q20부터 Exynos Test 공정을 처음으로 외주화하면서 국내 Test 업체 중장기 수혜 기대

Wafer test는 테스나와 네패스,

Package test는 하나마이크론. 상기 업체는 4Q19~3Q20 AP Test를 위한 대규모 CAPEX를 마쳤고, 4Q20부터 매출 점증 전망

[2021년 삼성전자 AP Exynos 수요 증가 전망]

- 1H20년 출시된 Exynos 990의 경우 성능 저하와 발열 문제가 제기되면서 Captive mkt인 삼성전자 갤럭시 S20 채택 비중이 대폭 감소했고, 2H20 출시 예정인 Exynos 992의 경우 전작 990을 보완하고 5nm 공정을 도입해서 Snapdragon과 성능 격차를 줄이려 했으나 양산 문제로 갤럭시 노트20에 채택 불발되는 등 초유의 사태 발생

 

- 통상 갤럭시 S와 노트 시리즈의 경우, Snapdragon은 북미/유럽 지역, Exynos는 아시아 및 한국 지역에 채택되는 등 5:5 비중을 유지했으나, 2020년의 경우 Exynos 성능과 생산 문제가 붉어지면서 Snapdragon와 Exynos 비중은 8:2까지 벌어진 상황

 

-Qualcomm과 Exynos 성능 차이는 Architecture에 기인. AP 성능은 크게 CPU와 GPU 가 결정. 삼성전자의 경우 성능 열위 조합(CPU는 자체 개발 Mongoose, GPU는 ARM Mali reference)인 반면 Qualcomm은 성능 우위(CPU는 ARM Cortex, GPU는 AMD 기반 자체 개발 Adreno 적용) 조합을 적용했기 때문

 

- 2020년 Exynos는 최악의 한 해를 보냈지만, 2021년은 부활 시기가 될 것으로 기대

1) Exynos 성능 개선: 차기작(Olympus)의 경우, 삼성전자가 자체 CPU 개발팀 해체 후 ARM Reference를 적용한 첫번째 제품, Qualcomm 대비 성능 격차 축소

2) 가격 경쟁력: 최근 Qualcomm은 강화된 지위로 바탕으로 AP 가격을 대폭 인상. 2021년 트렌드가 중가 5G 스마트폰인 점을 감안 시 Exynos 가격 경쟁력 부각 전망

- 2021년 출시 예정인 갤럭시 S21부터 Exynos 탑재 비중이 다시 5:5까지 회복 전망.

중국 스마트폰 업체도 원가절감을 위해 중장기 Exynos 탑재 비중 확대 예상

 

[삼성전자, AP Test 외주 비중 확대. 국내 AP Test 업계 최대 수혜]

- 삼성전자는 4Q20 AP Test 외주를 시작하고 중장기 외주 비중 확대 계획. 이미 관련 국내 Test 업체는 4Q19부터 대규모 CAPEX를 집행했고 3Q20부터 증설 효과 발생

- 특히 1) 삼성전자 IM 사업부가 원가절감을 위해 Exynos 비중을 확대하고,

2) Huawei 공백(자체 Kirin AP 채택, Exynos 채택 X)을 Oppo와 Vivo, Xiaomi (Snapdragon과 Exynos 채택)가 채운다는 점을 감안하면, 삼성전자 AP Test 물량도 예상보다 커질 가능성 확대

- 관련 Wafer test는 테스나와 네패스, Package test는 하나마이크론 담당.

​- 20201007 삼성 Exynos 2100 양산 돌입 -> 11월부터 국내 AP테스트 업체 실적 고성장 전망

10월부터 삼성전자 Foundry는 Exynos 2100 대량 양산 돌입, 통상 Wafer-in에서 테스트까지 1개월 소요되는 점을 감안하면 국내 AP 테스트 업체 실적은 11월부터 급격히 성장할 것으로 추정

특히 삼성전자는 비메모리 수주가 늘어나면서 테스트 외주 비중을 확대할 계획

[삼성전자 Exynos, 새로운 시작]

- Exynos 2100은 CPU 아키텍처 변화가 큰 제품. ARM 레퍼런스 CPU 성능이 커스텀 CPU를 앞서면서 AP 제조사는 자체 커스텀 대신 ARM 레퍼런스를 탑재하는 추세. 삼성전자도 Exynos 2100부터 자체 Mongoose 대신 ARM 레퍼런스를 적용. 이미 Qualcomm은 Snapdragon 865부터 자체 Kyro 대신 ARM 레퍼런스를 탑재

- ARM 레퍼런스 도입으로 삼성 Exynos와 Qualcomm Snapdragon 성능 격차 축소 예상. 참고로 Exynos 990는 CPU 2+2+4(삼성 Mongoose M5 2, ARM Cortex A76 2, Cortex A55 4) 구조. Exynos 2100는 CPU 1+3+4(ARM X1 or A78 1, Cortex A78 3, Cortex A55 4)로 Qualcomm Snapdragon 875 (A78 1, A78 3, A55 4)와 유사하거나 개선된 구조

-> 삼성전자 AP architecture 재편 -> 퀄컴과 성능 격차 축소 및 엑시노스 수요 증대

 

- Exynos 2100과 Snapdragon 875는 AP와 5G 모뎀 통합 원칩 제품. 2021년 AP+Modem 원칩화로 스마트폰 원가 절감 기대. 2020년 전작 Exynos 990과 Snapdragon 865의 경우 제조 수율 문제로 AP와 모뎀을 별도 실장

 

[2021년 삼성전자 Exynos M/S 확대 전망]

- 2021년 전방 스마트폰 수요 회복과 함께 삼성전자 Exynos M/S 확대 전망

1) 삼성전자 채택 확대: S20는 유럽 일부 지역 채택으로 Exynos 990 M/S가 20%에 불과했으나, S21는 한국/유럽 Exynos 2100 채택으로 M/S 50%까지 확대 전망

2) 화웨이 공백: 중국 스마트폰 시장에서 OVX(Oppo, Vivio, Xiaomi) 약진 전망. 화웨이는 자사 하이실리콘 AP를 사용한 반면, OVX는 Qualcomm과 Mediatek 사용. 최근 Vivo, Xiaomi를 시작으로 원가 경쟁력이 뛰어난 Exynos 채택 확산 추세. 삼성전자도 중국 고객사 맞춤형 AP를 개발 중인 것으로 파악

3) 중국/인도 갈등: 인도 시장 M/S는 OVX가 70%, 삼성전자 20% 수준. 인도에서 중국 제품 불매 운동 반사이익으로 삼성전자 스마트폰과 AP M/S 확대 기대. 이미 지난 8월부터 인도 시장 삼성전자 M/S는 26%로 Xiaomi 24%를 제치고 1위 달성

​- 20201012 AMD, CPU 신모델 공개 의미는?

Zen 3 아키텍처 기반으로 TSMC 7nm 공정 양산 제품, 인텔은 아직도 14nm공정에 머물러 있음

공정 기술 격차는 곧 소비전력과 발열 문제와 직결. 14nm Intel Rocket lake도 7nm AMD Ryzen 대비 매력 반감

- 참고로 2018년부터 AMD와 Intel Foundry 양산 공정은 역전되었고, 2022년까지 격차 확대 전망. Intel은 공정 전환 지연으로 2022년 이후 7nm를 양산하는 반면, AMD는 같은 시기 5nm를 양산.

Intel은 AMD 대비 하위 공정으로 동급 CPU 성능을 구현하려면 Chip die 크기가 커질 수 밖에 없는 상황.

-> Wafer 당 chip 양산 수량이 감소하기 때문에 만성적인 공급 부족으로 CPU M/S 하락 가능성 확대

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- 20201014 Foundry, 유례없는 호황

Foundry 유례없는 호황 국면. 5G와 AI 도입으로 최첨단 공정 수요가 늘어나면서 EUV Capa 부족. ASML EUV 출하가 2020년 35대→2021년 45~50대로 늘어나지만, 단위 Capa 당 EUV 투입도 7nm 3~7대→5nm 10~15대로 증가하기 때문에 Foundry 업계 공급 부족 현상은 적어도 2~3년 이어질 것으로 예상. 현재 EUV 양산 업체는 TSMC와 삼성전자 뿐

[3Q20 TSMC 최대 매출 경신]

- 3Q20 TSMC 매출액 NT$401.3bn(+13.0% QoQ, +21.3% YoY)으로 가이던스 NT$380~390bn 상회. Huawei 공백에도 불구 비메모리 수요 호조로 최대 매출 달성

- 4Q20도 실적 호조 전망. Apple iPhone A14와 AMD CPU Ryzen 5000 양산으로 최첨단 공정(5~7nm) 매출 확대 추정. 2021년 TSMC 고객사(Apple과 AMD, Mediatek) M/S가 확대되고 5G와 AI 보급 확대로 최첨단 공정 수요도 구조적 점증. 2021년 TSMC Capa shortage 지속 전망

 

[삼성전자, Foundry 동향]

- 3Q20부터 삼성전자 Foundry 중장기 실적 성장 국면 진입. 최첨단 공정은 TSMC Capa 부족 낙수효과, Legacy 공정은 SMIC 규제 반사이익으로 호황 전망

1) 5~7nm: EUV를 사용하는 최첨단 공정. 2019~2020년 자사 Fabless 스마트폰향 물량이 절대적이었으나, Qualcomm(Snapdragon 875G, X60) 대규모 수주로 3Q20 Capa 부족 상황. Qualcomm AP 물량은 연간 5~6억대로 삼성전자 대비 약 3배 규모

2) 8~10nm: Non-EUV 최첨단 공정으로 뛰어난 원가 경쟁력 보유. 2019~2020년 자사 Exynos 980과 Qualcomm Snapdragon 765 등 중고가 스마트폰 제품을 양산했고 3Q20부터 NVIDIA GPU 물량이 더해지는 상황. 참고로 NVIDIA GPU 출하량은 연간 7~8천만대, Chip die 사이즈는 스마트폰 대비 약 5~6배

3) 14~65nm: 최근 TWS 등 다양한 IoT와 전장 수요 회복세. 그동안 상대적으로 여유가 있었으나 SMIC(14nm~ 공정 양산) 규제 반사 이익으로 가동률 상승세

4) CIS: 수요는 2020년 COVID-19와 Huawei 영향으로 부진했으나, 2H20부터 빠르게 회복되는 추세. 삼성전자 CIS Capa도 매년 15~25% 증설에도 불구 가동률은 높은 수준 유지 중. 2021년 전세계 스마트폰 출하량은 14.8억대 전망(+14.8% YoY). 중가 스마트폰 멀티 카메라 채택와 CIS Die 크기 대형화 수혜로 CIS 수요 호조 전망

- 삼성전자 Fabless 경쟁력 개선 흐름. 2021년부터 AP 성능 개선을 계기로 삼성전자와 중국 스마트폰에 Exynos 탑재 비중 확대 전망.

Galaxy S21의 경우, Exynos 2100 탑재 비중이 50%까지 확대(vs Galaxy S20는 20%) 예상

- 중국 스마트폰 업체를 겨냥한 Exynos 1080(Orange Pjt)도 주목할 이슈. 2021년 중국 시장 Huawei 공백은 OVX(Oppo, Vivo, Xiaomi)가 대체 예상. Exynos 1080는 상기 업체 맞춤형 AP로 경쟁사 Qualcomm 대비 가성비가 뛰어난 제품. 이미 Vivo 5G 스마트폰에 채택되었으며 Oppo와 Xiaomi까지 채택 예정. 그동안 삼성전자 Exynos는 자사 Flagship 이외 탑재가 극히 미미했으나,2021년 Exynos 1080을 계기로 채택 확대 전망

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