삼성전자 시스템반도체 중장기 성장전략 발표삼성전자 시스템반도체 중장기 성장전략 발표

Posted at 2014.02.25 00:01 | Posted in Moblie/H/W

삼성 애널리스트데이가 2013년 11월 6일 서울 장충동 신라호텔에서 개최되었습니다.


‘삼성 애널리스트데이’는 2005년 11월에 처음 개최된 이래 8년만에 실시되는 행사로, 

국내외 주요 기관투자자, 애널리스트 등 400여명이 참석한 가운데 진행되었습니다.




이날 행사에서는 권오현 삼성전자 대표이사 부회장, 윤부근 대표이사 사장, 신종균 대표이사 사장, 이상훈 경영지원실 사장 등 최고 경영진이 참석해 삼성전자의 경영현황, 중장기 성장전략과 비전 등을 발표했습니다.


이번 행사를 통해 삼성전자가 글로벌 IT 시장에서 어떻게 성장했고 비즈니스 변화에 대응했는지를 설명하고 회사의 중장기 성장 전략과 방향성을 확인하였습니다.



아래내용은 삼성의 시스템반도체분야에 관한글입니다.


▲지금껏 모바일시장은 고가의 프리미엄스마트폰이 시장을 형성하고 이끌고왔지만 앞으로는 성장이 둔화될 전망이고 

기술이 상향표준화되어 중저가의 폰으로 수요가 몰릴전망입니다.

 그리고 앞으로 스마트폰보다는 타블렛시장이 급격하게 성장이 예상됩니다.




▲모바일기기의 컴퓨팅파워는 점차 발전하여 스마트폰에서 풀HD는 물론이고 4K 동영상촬영이 가능해졌으며

음성인식,위치서비스,풀 웹브라우징 등 점차 컴퓨터를 대신할정도로 힘을 가지게 되었습니다.

그 덕택에 PC사업은 점점 수요가 줄어들고 있죠.



▲2010년에 선보이 갤럭시S가 4인치 480 × 800 해상도를 선보였지만 

2010년 6월 7일 애플의 아이폰4가 고밀도의 326ppi 레티나디스플레이을 앞세우면서 디스플레이경쟁은 치열하게 발전해왔습니다.



▲2011년에는 1280 x 720, 2013년에는 풀HD (1920 x 1080)가 탑재된 스마트폰이 판매되고 있습니다.

2014년에는 27인치 모니터해상도(2560x1440)가 5.2~5.5인치의 스마트폰에 500ppi가 넘게 구현되어 출시를 기다리고 있습니다.

2015년에는 더욱 발저하여 4K라고 불리는 UHD해상도가 폰에서 구현될 예정입니다.


▲카메라센서기술 또한 계속해서 발전해가고 있습니다.

사람들은 따로 카메라를 들고다니기보다는 간편하게 폰으로 찍고 SNS로 공유하는 트렌드로 변하고 있습니다.

더 좋은화질, 더 선명한화질을 추구하면서 어두운곳에서도 잘 나오는 이면조사형센서, 얇은 스마트폰에 적합한 적층형센서, 흔들리지않는 광학식 손떨림보정센서 등

2015년에는 2000만화소 카메라가 대중화되면서 휴대폰 렌즈품질의 경쟁이 시작됩니다.


▲소니의 2000만화소 카메라와 G렌즈



▲현재 삼성전자 시스템사업부는 크게 이미지센서,파운드리,연결성사업 3분야입니다.


▲스마트폰의 핵심두뇌 엑시노스 AP, 낸드플래쉬,카메라센서. 파워시퀸스컨트롤칩, 와이파이와 블루투스,GPS칩, NFC칩,디스플레이 IC, 등이 들어갑니다.

 

▲제일 중요한 엑시노스 AP

개발촛점은 배터리소비가 적으면서 고성능을 발휘하는 칩입니다.

이를 위해 저전력기술을 구사하는 빅리틀기술을 탑재하여 4+4  옥타코어구성의 엑시노스5410을 개발하였습니다.


▲옴니아2를 시작으로 AP시장을 선도하는 삼성전자입니다.

갤럭시S3에는 세계최초로 Cortex-A9 쿼드코어 엑시노스4412를 탑재하기도 했습니다.


▲2013년에는 세계최초로 빅리틀 기술을 적용한 4+4 옥타코어 엑시노스5410를 선보였습니다.

저전력 아키텍쳐의 Cortex-A7 쿼드코어와 고성능 아키텍쳐의 Cortex-A15의 이종혼합 아키텍쳐로 구성되어 시스템의 과부하에 따라 자동적으로 작동하게 됩니다.

빅리틀에는 3가지 동작모드가 있는데 (CPU마이그레이션, 클러스터 마이그레이션,멀티프로세싱) 엑시노스5410에는 안드로이드OS지원도 부족했지만 설계결함으로 완벽하게 작동하지않아 곤혹을 치르기도 했습니다. 

 

▲빅리틀 아키텍쳐의 장점입니다.


▲반도체공정도 나날히 발전해가고 있습니다.

2012년에 32나노 HKMG공정을 선보였으며 2014년에 출시될 갤럭시S5는 20나노공정의 엑시노스 5430이 탑재될 것입니다.

2014년 하반기에는 20나노 반도체의 3D공정형태인 14nm FINFET 양산이 예정되어 있습니다.



반도체기술의 발달도 이미지픽셀피치는 점점더 작아져 1300만화소 이상을 구현하게 됩니다.

삼성의 최신 ‘아이소셀’은 갤럭시S5에 탑재되는데 CMOS 이미지 센서를 구성하는 화소에 모이는 빛을 최대한 활용할 수 있도록 

센서의 구조를 혁신적으로 변화시킨 기술입니다.


※업뎃: 하지만 센서문제로 인해 갤럭시S5 초기물량에만 공급되었으면 후기물량은 소니의 1600만 IMX240센서가 탑재

갤럭시S5 광대역은 전량 소니 1600만 IMX240가 탑재

갤럭시 노트4 1600만화소도 소니의 1600만 IMX240가 탑재

갤럭시S6 또한 소니의 1600만 IMX240가 탑재되었습니다.



▲기존의 이면조사형센서와 아이소셀센서의 비교 

빛을 받아들이는 다이나믹레인지가 늘어나 꽃이 선명하게 찍혔습니다.


▲이미지 픽셀구조는 픽셀과 픽셀간격을 줄이면서 고화소위주로 발전해오다가 빛의 전송효율을 향상시키기위해 포토다이오드를 깊숙하게 설계하였고

센서의 표면으로부터 빛 받아들이던 기본방식을 벗어나 후면으로부터 빛을 입사시켜 트랜지스터의 영향을 받지않고, 

포토다이오드에 들어가는 빛의 양을 증가시킨 이면조사형구조로 발전해왔습니다.


▲2014년과 2015년에는 삼성이 개발한 아이소셀기술과 1.12um기술로 탄생한 1600만화소의 이미지센서가 탑재됩니다.

갤럭시S5에는 1300만 아이소셀 센서가 탑재될것으로 전망됩니다.


삼성의 미러리스카메라에도 사골센서에서 벗어난 새로운 APS-C센서가 탑재될 것으로 보입니다.




▲삼성의 파운드리 사업

삼성의 뛰어난 반도체기술과 생산능력으로 고객이 원하는 제품양산을 도와줍니다.


▲인텔을 제외한 세계최고의 반도체 제조공정기술을 가지고 있습니다.

이미 14나노 FINFET 샘플을 보유하고 있으며 Cortex-A7 설계에 적용하기도 했습니다.


▲미국 IBM이 주도하는 Common Platform의 멤버로 삼성전자가 가입되어있습니다.

삼성의 파운드리사업장은 한국의 기흥과 화성, 미국 텍사스 오스틴에서 뽑아내고 있습니다.


▲삼성이 승부수를 던지는 핵심기술 3가지

Widcon과 TSV,64bit CPU,FinFET 기술


▲위드콘(WidCon)은 Wide Connection의 줄임말로 

실리콘관통전극(TSV, Through Silicon Via) 기술을 통해 2개 이상의 반도체 칩을 수직 관통하는 전극을 형성해 

칩 간의 전기적 신호를 전달하는 차세대 패키징 방식입니다.


삼성전자는 D램과 AP 다이(Die)를 TSV로 직접 연결하는 기술을 위드콘(Widcon, Wide Connection)이라 이름 붙였습니다.

반도체 업계에선 이 기술을 Wide I/O라고 부르고 있습니다.


삼성전자가 밝히고 있는 위드콘의 장점은 크게 3가지입니다.


1. 더욱 빠른 데이터전송이 가능

2. 효율적인 열 설계로 발열감소

3. 전력소모량이 최대 20% 감소


갤럭시S5 엑시노스에 위드콘 기술이 적용될까요? 




▲세계최초로 AP칩에 위드콘과 TSV기술이 적용된 엑시노스5412를 선보였습니다.

위드콘기술은 LPDDR3에서는 14%의 성능향상을 LPDDR4에서는 33% 성능이 향상됩니다.


▲삼성전자도 애플처럼 64비트 엑시노스를 만듭니다.

ARM의 ARMv8 라이센스를 취득해 만든 64비트 프로세서와

삼성전자가 자체개발한 64비트 프로세서 2종류를 준비하고 있습니다.


먼저선보이는것은 ARM Cortex-A57과 Cortex-A53의 빅리틀구성인 엑시노스6(엑시노스 인피니티)를 먼저선보일것입니다.

갤럭시S5에 64비트 엑시노스는 탑재되지않고 

20나노로 만들어진 4+4 옥타코어 구성의 엑시노스5430이 탑재될것으로 보입니다.


▲14나노 핀펫기술은 엄밀히말하면 14나노기술은 아닙니다.

평평한 20나노반도체위에 3D구조로 덧대어 비교적쉬운 프론트엔드부분에만 14나로로 쌓아올린형태입니다.

20나노와 리얼14나노의 기술적 격차로인해 저전력 모바일제품의 수요증가로 나타난 중간적 제조공정입니다.

이로 인해 20나노에 비해 반도체면적은 작아지지않지만 모바일칩에서는 소비전력을 크게 절감할 수 있습니다.



▲삼성전자가 펼치는 새로운 비지니스 사업 3가지

모뎁(ModemAP).

사물인터넷(Internet of Things)

파운드리 2.0


▲삼성의 통신모뎀은 2가지 전략으로 갑니다.

모뎀과 AP를 통합한건 삼성은 모댑(ModAP)라고 부르네요.


갤럭시S5, 갤럭시노트4같은 하이엔드모델은 엑시노스+LTE모뎀으로 2칩전략

갤럭시윈같은 보급형모델에는 LTE통신칩이 탑재된 새넌222AP (SHANNON222)를 씁니다. 

아직까지 삼성의 LTE모뎀칩은 LTE-A를 지원하지않는게 단점입니다.


갤럭시S5에는 엑시노스5430에 삼성의 모뎀 CMC300

퀄컴스냅드래곤 805가 탑재될 예정

▲삼성의 처음 ModAP칩은 2013년 3분기 선보였습니다.

SHANNON222 칩이지요.


▲앞으로는 모든 것을 연결하는 사물인터넷(IoT) 바람이 시작됩니다.

지금 가장 활발히 연구되는 분야는 자동차입니다.

전기자동차 테슬라는 자동차내 통합인포테인먼트 단말기에 LTE통신으로 위성사진,음성인식,실시간 인터넷정보 송수신을 가능케했습니다.

또한 스마트아파트,스마트가전
폰으로 모든걸 원격으로 제어할 수 있게됩니다.
와이파이,블루투스.NFC 등

▲삼성의 파운드리 2.0

삼성은 자사제품을 위한 반도체생산에서 벗어나 

후발주자였던 파운드리사업을 다양한 고객을 위한 반도체생산에 본격적으로 나섭니다.

삼성의 뛰어난 제조능력과 생산능력에 삼성의 특허기술까지 제공됩니다.

삼성의 목표는 14나노 핀펫..20나노 수율이 저조하다는 뉴스도 있고 바로 14나노 핀펫으로 건너뛸 생각인가 봅니다.




▲삼성이 기술적으로 뛰어난것도 맞지만 기술의 선두주자는 외계인 인텔

삼성과 3.5년의 기술격차가 발생하고 있습니다.



▲제조공정 로드맵

인텔이 선두로 나서고 있네요.


▲2013년 파운드리 실적
1위는 누가욕하더라도 TSMC
삼성은 4위를 기록..대부분의 물량은 애플사

▲삼성은 10nm FinFET을 위해

삼성의 연구소,ISDA(국제반도체개발연합) ,imec(유럽 반도체 연구기관)과 연구중입니다.


더불어 450mm웨이퍼에 극자외선(EUV) 리소그래피 반도체 패터닝 신기술을 조기도입해 빠르면 2018년부터 가동에 들어갑니다.

450mm 웨이퍼는 현재 300mm 웨이퍼보다 지름은 1.5배 길지만, 웨이퍼당 생산되는 칩의 양은 이론상 2.25배 많아집니다. 

기존 300mm 웨이퍼에서 100개의 칩이 생산됐다면 450mm에서는 225개의 칩이 생산된다는 의미입니다.



이상으로 앞으로 삼성이 시스템반도체분야에 어떻게 사업전략을 펼치는지에 대해 알아봤습니다.

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