엔비디아 ARM인수와 삼성전자, 반도체의 제조공정과 종류

엔비디아의 ARM인수가 삼성전자에 악재일까

지난 9월 13일 엔비디아가 ARM을 전격 인수한다고 발표했습니다. 이로 인해 하루 만에 엔비디아의 주가가 6%가량 상승하기도 했는데요. 엔비디아의 ARM 인수가 삼성전자에는 부정적인 악재로 작용할 수 있다는 의견이 있습니다. 이는 두 가지로 해석할 수 있습니다.

첫 번째는 ARM이 삼성전자에 제공하고 있는 설계도 사용료를 인상할 수 있다는 점입니다.

두 번째는 엔비디아가 ARM을 인수하면서 AI반도체 시장에 초강자로 떠올라 삼성전자 대비 우위를 점할 수 있다는 것입니다.

정말 엔비디아의 ARM 인수가 삼성전자의 악재로 작용할 것이지, 삼성전자에 미치는 주가 영향에 대해서 살펴보겠습니다.

 

 

악재 가능성 1 : 설계특허료

첫 번째 악재로 주목되고 있는 설계 특허료 부분입니다.

“일각에서는 엔비디아의 ARM 인수가 장기적으로 삼성전자 등에 악재가 될 가능성도 제기된다. 특허를 폐쇄적으로 운영하거나 특허료를 높게 받는 등의 정책을 펼 수 있다는 우려 때문이다. 지금까지 ARM은 반도체 설계 외엔 제조에 일절 관여하지 않는 ‘중립성’ 덕분에 시장에서 영향력을 가질 수 있었다. 이번 인수합병으로 삼성, 애플, 퀄컴 등 고객사들에게 다서 껄끄러운 사이가 될 가능성을 배제하지 못한다.” [동아일보 기사 중에서]

위 내용을 제대로 파악하기 위해서는 먼저 반도체 비즈니스 모델을 이해해야 합니다. 반도체는 제조 공정이 크게 세 가지로 나뉘는데요. 즉 설계 - 제조 - 조립/포장의 과정입니다.

 

[반도체 비지니스 모델과 제조공정]

 

제조하는 업체를 파운드리, 세 번째 조립/포장/테스트를 담당하는 업체를 OSAT 라고 합니다. 그리고 설계, 제조, 조립과 포장, 이 세 가지 업무를 종합적으로 수행하는 회사를 종합 반도체 회사라고 해서 IDM이라고 합니다.

 

위 그림의 가장 왼쪽에 있는 IP는 지적재산권을 뜻하는데요. 반도체 부문에서는 반도체 설계도면을 갖고 있는 업체를 IP라고 합니다. IP업체는 IDM이나 펩리스, 파운드리에 IP를 제공하고 사용료를 받는 사업모델을 갖고 있습니다. 엔비디아가 인수한 ARM이 IP 관련 특허를 많이 가지고 있습니다. 특히 모바일 스마트폰의 두뇌 역학을 하는 AP(애플리케이션 프로세서) 부문의 설계도면을 많이 갖고 있습니다.

 

그래서 2019년 AP를 설계하는 업체들, 즉 퀄컴, 삼성, 미디어텍, 애플 등의 기업들이 모두 ARM으로부터 IP를 제공받아 애플리케이션 프로세서를 설계합니다. ARM이 지금까지 제공했었던 IP에 대해서 사용료를 받는다면 삼성, 퀄컴, 애플 등의 기업들은 원가부담이 가중되면서 부정적인 영향을 받을 것이라고 해석하는 것입니다.

 

삼성전자의 사업부문의 영업이익을 한 번 살펴보겠습니다. 삼성전자의 사업부문은 CE(가전), IM(IT&모바일)은 스마트폰과 통신장비를 만드는 부문이고, 그리고 반도체, 디스플레이, 하만 등 5가지 부문으로 나뉩니다. 이 중에서 반도체 부문이 50% 이상 가장 큰 이익을 벌어들이고 있고, 그다음이 IM입니다. 삼성전자의 AP를 설계하고 만드는 부분이 반도체인데요. 만일 ARM이 IP사용료를 높게 받는다면 당연히 반도체 부문에서 원가율이 가중될 것입니다.

 

그런데 삼성전자에서 만드는 AP는 엑시노스라고 해서 대부분 자사의 갤럭시 스마트폰에 탑재되기 때문에 ARM이 사용료를 받는다고 해도 다양한 부품사에서 분담할 수도 있습니다. 추가로 삼성전자 반도체 부문의 핵심은 메모리입니다. 메모리 반도체 부문에서 상당한 매출을 차지하고 있고 시스템반도체 부문에서도 AP 설계부문에서 이익을 창출하기보다는 파운드리 제조분야에서 압도적인 영향을 차지하고 있습니다.  그렇기 때문에 AP부분의 원가율이 올라간다 하더라도 삼성전자가 받는 영향은 제한적이라고 볼 수 있습니다

두번째 악재 가능성을 알아볼게요. 바로 아래에서 확인합니다. 

 

악재 가능성 2. AI반도체 경쟁

두 번째 악재는 AI반도체 시장에서의 경쟁이 과열될 것이라는 점입니다. 언론에서는 "이번 초대형 인수합병으로 시장을 뒤흔들 '공룡'이 탄생할 것이라는 분석이 나온다. 로이터는 이번 계약을 반도체 지형을 바꿀 만한 일이라고 평가했다. 엔비디아가 ARM인수로 CPU 기술까지 확보할 경우 AI 등 미래 반도체 시장에서 인텔이나 삼성전자와의 경쟁에서 유리한 위치에 놓일지도 모르기 때문이다."라고 했습니다.

 

AI반도체의 종류와 시장 전망을 살펴보겠습니다.

AI반도체 시장은 기능적 측면에서 '훈련'과 '추론' 두 가지로 볼 수 있습니다. '훈련'은 많은 데이터를 학습하는 것이고, 이 훈련을 바탕으로  올바른 결정을 내릴 수 있는 '추론' 부분이 있습니다. 훈련에 최적화되어 있는 반도체는 GPU(graphics processing unit)라고 그래픽 제어장치인데요. 엔비디아가 GPU 시장에서 글로벌 1위를 차지하고 있는 겁니다.

추론에 적합한 반도체는 FPGA(field programmablegate array)로 자일링스가 주력으로 생산하고 있습니다. 원래 GPU나 FPGA의 경우는 AI용 목적으로 나온 반도체가 아닙니다. GPU는 게임이나 컴퓨터에 탑재되어 있는 반도체이고, FPGA는 프로그램을 만들었다가 지웠다를 반복하고 유연하게 하기 위해 탄생된 반도체입니다. 이 두 가지 기능을 모두 가지고 있는 반도체는 ASIC(application specific integrated circuit) 주문형 반도체입니다.

 

[반도체의 종류와 장단점]

이들 반도체의 장단점을 살펴보면 GPU는 데이터를 병렬 처리할 수 있습니다. 수많은 데이터를 동시 처리하기 때문에 처리속도가 빠른 대신에 단점은 전력 소모가 많습니다. 그래서 추론 반도체로는 사용하기가 어렵습니다. 왜냐면 인공지능용 반도체는 24시간 풀가동이 되어야 하기 때문입니다. 풀가동되면서 상황에 맞는 적합한 판단을 수시로 내려야 하는데 전력소모가 많으면 풀가동이 어렵겠죠.

 

FPGA의 경우는 GPU와 반대로 전력소모가 적고 유연성은 높습니다. 앞서 설명한 것처럼 FPGA 반도체는 프로그래밍을 하고 다시 지웠다를 반복하면서 언제든지 회로변경이 가능한 특징을 갖고 있습니다. 단점은 개발비용이 많이 들고 연산속도가 빠른 편이 아니기 때문에 '훈련'부문에서는 사용하기가 어렵습니다.

 

마지막으로 ASIC 주문형 반도체는 GPU와 FPGA의 장점만을 모아놓아 효율적이고 속도가 빠르며 전력 소모도 가장 적은 편입니다. 단점은 AI용으로 특정된 반도체이기 때문에 다른 부문에는 사용하기가 어려우며 개발비용과 기간이 많이 든다는 것입니다.

엔비디아는 원래 GPU 업체인데 ARM을 인수함으로써 AP나 CPU 즉 추론이 가능해진 것입니다. 그렇기 때문에 GPU, CPU, AP 등의 장점을 결합한 ASIC 반도체를 제조할 수 있게 된 것입니다. 그래서 삼성전자는 GPU 시장은 AMD와 협력하고 있고, ASIC보다는 FPGA 시장의 NPU(신경망 처리장치) 부문에 집중하고 있습니다. 그래서 엔비디아가 새로운 ASIC AI 반도체 부문의 강자로 떠오를 수 있게 된 것입니다.

그러나 웬만한 빅 테크 기업은 주문형 반도체 칩을 각자 제조하고 있습니다. 애플, 화웨이, 마이크로소프트, 테슬라 모두가 AI 반도체 칩을 자체 개발하고 있습니다. 엔비디아가 AI반도체 칩 시장에 본격적으로 진출하는 의미는 반도체 초강자로 떠올랐다기보다는 모든 업체가 뛰어들고 있기 때문인 것입니다. 삼성전자는 반도체 설계부문보다 시스템반도체 부분에서 파운드리, 즉 설계도면을 갖고 제작하는 부문에 더 역량을 쏟아붓고 있습니다. 시장에서도 삼성전자는 반도체 펩리스업체라기보다는 파운드리 업체로 평가받고 있습니다.

 

글로벌 파운드리 1위 업체는 TSMC로 2분기 기준 점유율이 50%가 넘습니다. 삼성전자는 약 19% 정도를 차지하고 있습니다. 그런데 이 갭이 얼마나 좁혀지느냐가 삼성전자 밸류에이션을 결정하는 가장 중요한 점입니다. 

AI부문에서 주문형 반도체 시장이 본격적으로 개화하기 위해서는 상당기간이 걸리고 수많은 플레이어들이 참여해서 개발하고 있기 때문에 아직은 미지의 영역이라고 볼 수 있습니다. 지금 현재 삼성전자의 가치는 AI 주문형 반도체가 차지하는 비중은 미미합니다.

[정리하자면]

엔비디아의 ARM 인수가 삼성전자에 악재로 작용할 가능성을 정리하겠습니다.

첫 번째, ARM이 특허 사용료를 받더라도 영향을 받는 부분은 매우 적을 것입니다. 삼성전자는 자체 제작한 AP를 삼성전자 스마트폰에 주로 탑재하기 때문에 원가부담은 상쇄될 것으로 보입니다. 또한 전체 이익에서AP 부분이 차지하는 비중이 크지 않기 때문에 영향은 제한적입니다.

두 번째는 AI반도체 시장에 초강자로 엔비디아가 떠올라서 삼성전자를 위협하는가 하는 문제인데요. 대형 빅 테크 업체 대부분은 AI 반도체를 자체적으로 개발하고 있습니다. 엔비디아의 ARM인수로 인한 AI반도체 개발은 추세적인 흐름의 한 부분을 봐야 할 것입니다. 또한 AI 반도체 시장은 아주 무한하기 때문에 아직은 경쟁 과열을 논할 단계는 아닙니다.

마지막으로 삼성전자는 반도체 설계 분야보다는 파운드리에 집중하고 있는 업체입니다. 이 분야 1위 기업인 TSMC와의 격차를 얼마나 좁히느냐가 삼성전자 주가 상승의 관건인 것입니다. 최근에 삼성전자는 엔비디아의 GPU를 수주했고, IBM과 퀄컴과도 계약이 성사되었기 때문에 오히려 파운드리 시장의 긍정적인 이슈가 많이 나오고 있습니다.

 

2020/10/13 -  [장기투자주식]삼성전자 장기투자 분할매수하는 법

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