데이터로 본.. 메모리 부족과..웨이퍼 공급..부족...

2018.03.17

2018년5월21일 마이크론의 애널리스트데이에서 마이크론은 향후3년간 디램과 낸드의 수요가

공급을 초과하기때문에 시장에서 우려하는 메모리 가격의 급락은 불가능하다고 말함으로써

시장 참여자의 우려를 불식시키고 주가가 급상승하게 됐습니다.

 

2018년 5월 26일 디지타임즈 기사에서 난야회장은

2018년 디램수요는 22% 증가, 공급은 21% 증가할 것으로 예측하면서,

스마트폰 디램 수요는 아직도 큰 부분을 차지하지만, 서버와 데이터센터용 디램수요 성장은

이미 스마트폰용 디램 수요를 추월했다고 말했다.

다음은 마이크론이 투자자 이벤트에서 발표한 디바이스당 메모리 장착량의 증가에 관한 내용입니다.

 

1.서버당 장착량 / 1테라바이트(TB)= 1,000GB

서버당 장착량	2017	2021	AI TRAINING용
디램	145GB	366GB	2500GB
낸드	2TB	11TB	20TB

 

2. 자율주행차 레벨당 대당 장착량

자율주행차 대당 장착량	2017-레벨1	2021-레벨3	2025-레벨5
디램	8GB	16GB	74GB
낸드	8GB	256GB	1000GB

 

 

3.스마트폰 1대당 메모리 장착량

스마트폰 장착량	2017 평균	2021 평균	2021 플래그십
디램	2.7GB	4.8GB	12GB
낸드	43GB	142GB	1000GB

 

4. IP카메라( INTERNET PROTOCOL CAMERA) 1대당 장착량

IP카메라	2017	2017-IP 카메라 WITH EDGE STORAGE	2021-SMART CAMERA WITH EDGE STORAGE
디램	0.5GB	0.5GB	8GB
낸드	0.25GB	64GB	1 TB

 

5. PC 저장 장치중 SSD채택률

저장 장치중 SSD채택률	2017		2021
SSD채택률	36%		81%
대당 평균 용량	264GB		597GB

 

 

다음은 제가 분석한 메모리가 부족한 이유 3가지입니다.

 

하나,메모리가 부족하다.

향후 3년간 연간 수요 증가율이 디램은 20%이상, 낸드는 40%~45% 정도라고 합니다.

하지만 공급은 디램이 20%이하, 낸드가 40%정도라고 합니다.

향후 3년간 공급이 부족합니다.

이 수치는 2018년5월21일 마이크론의 애널리스트데이에서 언급된 수치입니다.

 

미세공정으로 증가할 수있는 공급량은 디램은 10%, 낸드는 20%정도...

그러면 나머지는 공장 증설로 해결해야 합니다.

그런데 이만한 공장을 증설할 시간도 자금도 부족합니다.

 

둘, 웨이퍼가 부족하다.

연간 실리콘웨이퍼 공급량이 향후 3년간 복리로 16%씩 증가해야 하는데

실제로는 10% 미만의 증가만이 가능할 것입니다.

실제로 2018년5월 현재 전세계 웨이퍼 공장의 가동률은 100%입니다.

올해 웨이퍼 증가율은 6%정도로 추정됩니다.

 

즉 메모리 공장 증설이 순조롭게 진행된다해도,

여기서 사용할 반도체용 실리콘웨이퍼의 공급이 부족하게 됩니다.

 

셋, 반도체 후공정 과정인 패키징 설비가 부족합니다.

 

반도체 후공정은 완성된 웨이퍼(반도체의 원재료)를 자르고 보호막을 씌우는 등

반도체 제품을 최종 완성하는 공정을 말합니다.

 

4차산업, 인공지능등으로 반도체 패키징 설비가 부족합니다.

 

그래서 삼성전자는 천안에, 하이닉스는 청주에 후공정공장을 서둘러 건설하려고 합니다.

 

이상의 3가지 이유로 향후 3년간 메모리 반도체는 수요에 비해 공급이 부족하게 됩니다.

 

게다가 2021년이되면 자율주행차가 본격 공급되기 시작하면서 엄청난 데이터가

생성되면서 새로운 메모리 수요가 추가됩니다.

그래서 메모리 산업의 울트라 슈퍼사이클이 진행되는 겁니다.

 

이제 세부적으로 분석해 보겠습니다.

 

1.웨이퍼 공급이 연간 얼마나 필요한가?

2017년 글로벌 디램 웨이퍼 처리공장 용량은 월 118만장이고

낸드 웨이퍼 처리공장 용량은 월 152만장입니다.

 

업계에서는 향후 3년간 디램 수요는 연간 20씩 증가한다고 예상하고

이에 필요한 공급에서 10%는 자체 미세 공정 전환으로 충당하고

나머지 10%는 공장 증설로 대처해야합니다.

즉 디램 수요증가분에 대응하기위해서는 매년 전년대비 10%의 웨이퍼 공장 증설이 필요한 것입니다.

 

낸드는 연간 40% 수요 증가에 대처하기위해서는 미세공정으로 20%를 감당할 수있고

20%는 공장 증설이 필요한 실정이다.

 

다음은 필요한 공장 증설이다. 2020년까지 얼마나 많은 공장을 지어야 하는가에 대한 도표다.

2020년까지 월10만장 정도의 디램 웨이퍼가 부족하다는 것을 알 수있다.

연도별 메모리용 월 웨이퍼(300mm 기준) 생산 캐퍼

월 웨이퍼 수량	2016	2017	2018(E)	2019(E)	2020(E)	2021(E)
디램용 웨이퍼	112만장	118만장	130만장	142만장	161만장
낸드용 웨이퍼	141만장	152만장	183만장	219만장	263만장
계	253만장	270만장	313만장	361만장	424만장

 

 

 

D램용 웨이퍼	2016	2017	2018 예상치	2019 예상치	2020 예상치
필요한 웨이퍼 캐퍼	112.6만장	118만장	129.8만장	142.7 만장	157만장
웨이퍼 캐퍼증가분( 10%)			11.8만장	12.9만장	14.3만장
2020년까지 필요한 공장					총 39만장/공장 4개 필요
2020년까지 가능한 캐퍼					총 30만장

 

 

낸드용 웨이퍼	2016	2017	2018 예상	2019 예상	2020 예상
필요한 웨이퍼 캐퍼	141만장	152.5만장	183만장	219.6만장	263.5만장
웨이퍼 캐퍼증가분( 20%)			30.5만장	36.6만장	43.9만장
2020년까지 필요한 공장					총 111만장/ 공장 11개 필요
2020년까지 가능한 캐퍼					총 95만장

 

2020년까지 삼성 30만장+하이닉스 30만장+ 중국 50만장+대만 5만장+미국 10만장=

총 125만장 추가 공급 가능 웨이퍼.

 

150만장-125만장= 25만장. 월 웨이퍼 25만장이 부족.

10만장 공장 1개 건설에 12조원과 2년의 기간 필요. 180조원의 자금이 필요.

 

메모리에만 연간 60조원 자금이 투입되어야 한다는 결론이 나옵니다.

전세계 메모리 업체들이 매년 메모리 판매로 벌어들인 돈 대부분을 투자해야만 하는 액수입니다.

 

2. 실리콘웨이퍼 공급 증가량

 

위에서 분석했듯이 2017년 디램과 낸드 생산에 필요한 300mm 웨이퍼는 270만장이고,

3년뒤인 2020년 필요한 웨이퍼는 월 420만장으로 3년간 월 150만장의 추가 공급이 필요하고

이는 복리로 매년 16%의 웨이퍼 공급 증가가 필요한 실정이다.

연간 반도체용 실리콘웨이퍼 출하량, 단위: 백만 제곱인치

	2007	2008	2009	2010	2011	2012
출하량	8,661	8,137	6,707	9,370	9,043	9,031
증가율		-6.1%	-17.6%	+39.70%	-3.49%	-0.13%
					일본 대지진

 

 

 

	2013	2014	2015	2016	2017	2018(예상치)
출하량	9,067	10,098	10,434	10,738	11,810	12,520
증가율	+0.40%	+11.37%	+3.33%	+2.91%	+9.98%	+ 6.00%
						100%가동

 

하지만 시장에서는 이 기간 동안 웨이퍼 공급은 최대 연간 7%증가할 것으로 예상한다.

메모리 공장을 지어도 메모리 생산에 필요한 웨이퍼가 충분치 않다는 분석입니다.

그래서 삼성은 전세계 웨이퍼 공급업체들과 2년 공급계약을 서둘러 맺은 것입니다.

 

3.그런데 낸드 수요가 매년 40%씩 증가한다는 분석이 정확할까요?

아닙니다. 시장에서 분석한 수요보다 더 많은 수요가 발생하고 공급은 더 부족해진다는 사실입니다

 

메모리가 부족한 이유를 분석합니다.

낸드위주로 분석해봤습니다.

 

하나:디램 공급은 연간 20%씩 증가하고, 낸드는 연간 40%씩 증가한다고 합니다.

실제로는 이렇게 증가하기가 힘든 실정이지만 시장에서 디램과 낸드의 수요가

이 정도씩 증가한다고 예측하므로 공급도 이 정도 증가한다고 가정해 봅니다.

 

둘: 전 세계 데이터 저장 용량은 연간 45%씩 증가한다고합니다.

 

셋: 데이터센터 저장 장치 중 SSD사용 비중은 2017년에는 15%정도이고

매년 10%씩 늘어나 2025년에는 SSD비중이 100%가 된다고합니다.

어떤 분석 기관에서는 5년내로 SSD비중이 100%가 된다는 분석도 있음.

우리는 적은 증가율로 분석합니다.

 

넷: 데이터센터의 운영 경비중 70%가 전기 요금이라 할 정도로

전력을 많이 사용합니다. 그래서 HDD를 SDD로 대체하면 3년이면

HDD보다 비싼 SSD를 사용한 비용이 나온다합니다.

그래서 낸드 가격이 하락할수록 SSD 사용은 기하급수적으로 늘 것입니다.

 

	2017년	2018년	2019년	2020년	2021년
디램 공급량(연 20%증가)	117억 GB	140억 GB	168억 GB	201억 GB	242억 GB
낸드 공급량 (연 40%증가)	1,782억 GB	2,495억 GB	3,492억 GB	4,890억 GB	6,845억 GB
데이터센터 저장용량(연45%증가)	5,800억 GB	8,400억 GB	12,200억 GB	17,700억 GB	25,660억GB
데이터센터 저장장치중 SSD 사용 비중	15%	25%	35%	45%	55%
데이터센터에서 필요한 낸드량	870억 GB	2,100억 GB	4,270억 GB	7,965억 GB	14,110억 GB

 

위 표에서 보듯이 2019년이면 데이터센터에서 사용하는 낸드 소요량이 4270억GB로

전체 낸드 공급량 3492억 GB보다 많게됩니다.

이 수요량외에도 스마트폰이나 PC등에 소요되는 낸드 수요도 어마어마할 것입니다.

 

그래서 아무리 낸드 공장을 많이 지어도 낸드 수요량을 따라갈 수가 없다는 것입니다.

 

하이닉스는 2017년 현재 월 27만장 정도의 낸드 생산 캐파가 있습니다.

2018년 말이면 청주에 월 20만장 캐퍼의 낸드 공장이 완공되고

생산 장비가 입고되면서 2019년부터 낸드 생산량이 점차적으로 증가할 것입니다.

 

5.

일본 하드디스크 협회 IDEMA JAPAN이 Updated Storage (HDD and SSD) Market Outlook라는

제목으로 하드디스크와 SSD 시장에 대해 강연한 내용입니다.

 

2015	2016	2017	2018 예상	2019
HDD출하 대수	4억6883만대	4억2390만대	4억 308만대	3억8250만대
SSD출하 대수	7993만대	1억 14만대	1억2182만대	1억5820만대
SSD비중	14.56%	19.1%	23.2%
계	5억4876만대	5억2404만대	5억2490만대	5억4070만대