[나스닥100] 11편: 삼성전자, 하이닉스의 경쟁자 - 마이크론 (Micron)

요약

• 최근 예상보다 좋은 메모리 가격으로 실적 호조 예상
• 글로벌 DRAM 3위 업체로서 꾸준히 기술 리더십을 달성하고 있음
• 상대적인 밸류에이션 매력과 내년 반도체 사이클을 생각할 때 고려해 볼 종목

글로벌 DRAM 시장의 3위, NAND 시장의 4위를 차지하고 있는 마이크론 (Micron, MU-US)은 1978년 반도체 디자인 컨설팅 회사로 설립됐다. 모스텍(Mostek)이라는 회사에 디자인 컨설팅 서비스를 제공하던 마이크론은, 모스텍이 유나이티드 테크놀러지에 인수되고 계약이 파기되면서 1981년에 직접 반도체 칩을 생산하기 시작했다.

당시 반도체 시장은 일본 회사들이 주도하고 있었는데, 1983년 반도체 칩 사이즈를 획기적으로 줄인 제품을 출시하면서 발전하기 시작했다. 이후 여러 인수 합병 및 구조조정을 거치면서 오늘의 마이크론이 탄생했다.

마이크론 칩 (출처: 회사 자료)

마이크론 주가 (출처: 야후 파이낸스)

마이크론 DDR 5 제품 (출처: 회사 자료)

1. 회사 개요: NAND, DRAM, SSD를 아우르는 넓은 제품군

마이크론은 삼성, 하이닉스처럼 NAND, DRAM, SSD를 아우르는 넓은 제품군을 가지고 있다. 먼저 사업부별 제품 및 매출에 대해 알아보자.

마이크론 제품군 (출처: 회사 자료)

사업부별 매출 (출처: 회사 자료)

1) 컴퓨터 및 네트워킹 비즈니스 사업부 (Compute and Networking Business Unit, CNBU)

CNBU 사업부는 서버, 네트워킹, 그래픽, 엔터프라이즈 등의 고객에게 제공하는 메모리 반도체를 제공한다. 2019년 후반 최초로 1Z 나노미터 DRAM의 양산을 시작했고, 2020년 후반에는 1Y 및 1Z 나노미터 제품이 전체 DRAM 매출의 50% 이상을 차지하기 시작했다.

현재 1-alpha (알파) 나노미터를 개발 중으로 2021년 출시를 목표로 하고 있다. 또한 2020년에는 high-bandwidth DRAM (높은 주파수 DRAM)의 샘플을 준비함으로써 AI 데이터 센터 역량을 강화하고 있다.

사업부의 각 고객군별 주력 제품을 살펴보면 다음과 같다. 클라이언트 (Client)라고 특정 지어지는 고객의 경우는 주로 PC 시장을 타깃으로 하는데, 주력 제품은 1X 나노미터, 1Y 나노미터 DDR4 DRAM이다. 또한 1Z 나노미터 제품도 판매하기 시작했다. 클라우드 서버 고객의 경우 주력 제품은 1X, 1Y, 1Z 나노미터 DDR4 DRAM이다. 엔터프라이즈 고객의 경우에도 마찬가지로 머신러닝 등과 관련한 수요가 증대되면서, 1X, 1Y 나노미터의 DDR4뿐만 아니라, 1Z 나노미터 DDR5 제품도 샘플을 제공하기 시작했다.

그래픽 시장의 경우는 GDDR5, GDDR6가 주력 제품이다. 주요 고객으로는 게임 콘솔이 있는데, 2020년 고사양의 GDDR6X을 내놓으면서 시장 점유율을 늘려가고 있다. 기존의 PC 그래픽 카드, 데이터 센터 내의 그래픽 프로세싱을 위해서는 여전히 GDDR5, GDDR6가 주요 제품이다. 네트워킹 용도로는 DDR3, DDR4가 주요 제품인데, 5G 관련 수요가 시장을 이끌고 있다. 네트워킹 시장은 제품 교체주기가 길어 기존의 레거시(legacy, 상대적으로 오래된) 공장에서 제품을 생산하고 있다.

마지막으로 3D Xpoint라는 제품이 있다. 이는 DRAM 및 NAND의 중간 정도 되는 제품으로 DRAM보다 용량이 크고 NAND보다는 속도가 빠르며 (low latency, 레이턴시) 인듀어런스가 높다 (high endurance, 얼마나 자주 program, erase 할 수 있는지). 대부분의 3D Xpoint는 인텔에 공급한다.

2020년 출시한 X100 NVM3 SSD 제품은 당시까지 나온 제품 중에 가장 빠른 스토리지로서, 3D Xpoint 기술에 기반을 한 것이다. 이는 DRAM보다 밀도가 높고, 1000배 정도까지 낮은 레이턴시를 가지고 있으며 인듀어런스가 높다. 이는 앞으로 머신 러닝, 빅 데이터, AI 등에서 활용도가 기대되는 기술이다.

2) 모바일 비즈니스 사업부 (Mobile Business Unit, MBU)

MBU는 스마트폰 및 다른 모바일 기기에 들어가는 개별 NAND, DRAM, managed NAND를 포함한다. 여기서 managed NAND는 임베디드 멀티미디어 컨트롤러 (e.MMC), 유니버설 플래시 스토리지 (UFS) 솔루션을 포함하는데 여기에는 고성능 NAND 및, 고속 컨트롤러 등이 들어간다.

스마트폰에 들어가는 제품은 1X, 1Y LPDDR4, LPDDR5, managed NAND가 있다. 2020년 1분기 1Z LPDDR4를 바탕으로 한 uMCP(Multi-Chip Package, uMCP = UFS-based MCP) 칩이 성공적으로 판매되었다. 이는 스마트폰의 사양이 높아지면서, 4K 디스플레이, 고성능 카메라, 4K 다이내믹 래인지 (dynamic range) 비디오 레코 등의 기능을 수행할 수 있어야 되기 때문이다. 이외에도 꾸준히 저사양 스마트폰, 태블릿 시장 등에 LPDDR4, LPDDR3, eMCP 등을 판매하고 있다.

3) 스토리지 비즈니스 사업부 (Storage Business Unit, SBU)

스토리지 비즈니스 사업부는 SSD 및 컴포넌트 레벨 솔루션을 엔터프라이즈, 클라우드, 컨수머 시장 등에 판매한다. 또한 개별 스토리지 제품을 판매하거나 웨이퍼 형태로 판매하기도 한다.

2020년 회사는 꾸준히 NAND QLC 기술을 이용해 2020년 4분기에는 전체 NAND 매출의 약 20% 정도가 QLC 기술을 사용했다. 이러한 QLC 기술로 인하여 비트당 원가가 줄어 HDD 등의 시장에서 가격경쟁력을 제고할 수 있었다. 또한 2020년 replacement gate 기술을 사용하여 128층의 3D NAND 양산을 시작했다. 회사는 계속 이 replacement gate 기술 사용을 늘리려고 하고 있다.

여기서 replacement gate 기술이란 디자인 아키텍처의 일종으로서 기존의 floating gate에 비해 100층 이상을 쌓는 경우 원가, 전력, 퍼포먼스 등 여러 가지 측면에서 장점을 가질 것으로 예상되고 있다. 물론 이와 같은 장점은 이론적인 것으로서, 실제 처음 공정에 적용하기 위해서는 부가 비용 및 시간이 따르게 된다. 따라서 회사는 1세대 replacement gate 기술에서 2세대로 빠르게 전환하고 있다. 한편 이러한 전환 시에 공정의 수율을 잡는 동안 기존 고객을 상대하기 위해 재고를 쌓았다.

마이크론 replacement gate 기술 특징 (출처: 회사 자료)

SSD 스토리지를 만들기 위해서는 NAND, 컨트롤러, 펌웨어 등이 필요하다. 엔터프라이즈 및 클라우드 SSD 시장에는 주고 5300,5200 및 5100 SATA SSD 시리즈를 판매했다. 2020년에 출시한 5210 ION SATA SSD는 데이터 센터에서 HDD에서 SSD로 넘어가는데 중요한 역할을 했다. 메모리 시장에서도 마찬가지고, 엔터프라이즈 및 클라우드 스토리지 시장에서 AI, AR 등의 기능을 수행할 수 있는 고사양 스토리지에 대한 수요가 증가하고 있어, 마이크론의 제품은 낮은 원가를 통해 적은 가격으로 공급된다.

클라이언트 SSD 시장은 2200, 1300 시리즈 SATA 제품이 주력인데, 여기에는 64층, 96층 TLC 3D NAND가 주로 판매된다. 이 시장에서의 고객은 개인용 PC 회사들로서 HDD를 대체하기 위해 사용된다. 2020년 회사는 2300 NVMe SSD를 출시했는데 이는 2TB(테라바이트)의 스토리지를 제공한다. 또한 2210 NVMe SSD 제품은 96층 QLC NAND 기술 및 SLC NAND 기술을 사용하여 원가 절감을 뿐만 아니라, 신뢰성, 저전력, 보안등의 기능을 강화했다. 이외에도 컨수머 시장에 팔리는 SSD의 경우에는 MX500/BX500 SATA SSD, P1/P2 PCIe SSD 가 주력 제품이다.

마이크론 SSD 제품 (출처: 회사 자료)

4) 임베디드 비즈니스 사업부 (Embedded Business Unit, EBU)

EBU는 산업용, 자동차용, 소비자용 시장에 사용되는 개별 (discrete) 및 모듈 DRAM, 개별 NAND, managed NAND (컨트롤러가 붙은 NAND), SSD, NOR 등을 포함한다. 주로 제품의 교체주기가 길어 레거시 공장에서 생산하는 제품들이다.

산업용의 경우 주력 제품은 DDR3, DDR4, LPDDR4, SLC NAND, NAND MCP, NOR 들이다. 사물 인터넷 및 기계간 커뮤니케이션, 공장 자동화, 운송수단, 보안 카메라, 리테일 등지에서 사용된다.

자동차용의 경우 주력 제품은 DDR3, managed NAND, LPDDR4, LPDDR2 등이 있다. 1TB(테라바이트)의 자동차용 PCIe NVMe SSD는 차세대 자율 주행 차량에 효율적인 솔루션으로 각광받고 있다. 이외에도 자동차 내 인포테인먼트 옵션의 증가로 메모리의 수요가 빠르게 증가하고 있다. 마지막으로 소비자용의 경우 DDR3, DDR4, LPDDR4, managed NAND, SLC NAND, NOR, SD card 등이 주요 제품이다. 셋탑박스, 디지털 홈 관련 제품들이 주요 사용처다.

사업부별 영업 이익을 보면 시장 상황에 따라 메모리의 가격 변동이 심하므로 영업이익의 변화도 크다.

사업부별 영업 이익 (출처: 회사 자료)

회사는 타이완, 싱가포르, 일본, 미국, 중국 및 말레이시아에 공장을 두고 있다. 생산된 제품은 패키징이 되거나 안된 채로 모두 판매된다. 패키징이 된 경우에는 패키징 된 다이(die), 메모리 모듈, 시스템 레벨 솔루션, managed NAND 등의 형태로 판매된다. 회사 내부에서 완제품을 만들 수도 있고, 최종 스텝을 외주를 주기도 한다.

마이크론 생산 기지 (출처: 회사 자료)

2. 사업 모델 및 전략: 기술 개발을 중심으로 한 사업 모델

메모리 반도체 사업은 기술 및 생산에 달려있다고 해도 과언이 아니다. 따라서 마이크론은 각 요소 기술의 R&D 강화를 통해 R&D의 효율성을 높이고 고객에 대한 가치를 증대시키려고 한다. 프로세스 및 패키징, 실리콘 디자인, 솔루션, 테스트 및 엔지니어링 등 각 요소에 대한 R&D가 그것이다. 이를 통해 시장에 제품을 출시하는 시간을 앞당기고, 제품 성능 향상은 물론 원가구조를 줄이려고 노력한다. 또한 고객과 긴밀하게 협력함으로써 디자인 능력을 향상시켜왔다.

최근 마이크론은 기술적 측면에서 많을 성과를 보여주고 있다. 먼저, 최근 1-alpha 나노미터 DRAM를 발표하면서, 내년에는 양산을 할 수 있을 것이라고 했다. 이는 기존 모바일 DRAM에 비해 15% 정도 전력 소비를 향상시킨 것으로 가장 높은 속도를 자랑한다. 이것이 가능한 이유는 1Z 나노미터 공정에 비해 약 40% 정도 밀도를 향상시켰고, 10% 정도 디자인 효율을 향상시켰기 때문이다. 이는 아주 유의미한 결과이다. 실제, 1X에서 1Y, 1Z로 가면서 아래 보다시피, 밀도 향상이 더뎌졌었다. 하지만 1-alpha나 노로 가면서 밀도 향상 속도가 다시 빨라지게 되었기 때문이다.

마이크론의 1-alpha 나노 DRAM 기술 (출처: 회사 자료)

또한 이에 그치지 않고, 1-beta 나노미터 공정을 개발 중이며, 계속 EUV 사용을 검토하고 있다. 현재 회사는 DUV (deep ultra violet) 기술을 사용하고 있지만, 항후 EUV 사용을 통해 multi-patterning 기술을 더욱 향상시켜, 웨이퍼당 원가, CD Uniformity, Scalability, Cycle time 등의 공정 변수를 향상시킬 수 있을 것으로 보았다. 물론, 이는 당장 이루어지는 것은 아니지만, 향후 3년간의 목표를 가지고 노력하고 있다. 삼성과 하이닉스에 비해 EUV를 사용하는 것이 좀 늦었지만, EUV 없이도 여전히 노드 개발을 잘 수행해 나가고 있다. 이는 EUV보다 디자인 효율을 향상시킴으로서 이루었다고 한다.

마이크론 DRAM 리더십 (출처: 회사 자료)

이외의 경쟁력을 찾아보면, DRAM에서 마이크론은 GDDR6X를 최초로 출시했고, HBM2E제품에서 매출을 내고 있다. 또한 모바일용 LPDDR은 전력 효율이 좋고, 특히 멀티칩 패키징에 강점을 가지고 있다.

NAND 측면에서, 마이크론은 위에서 잠시 언급한 대로, replacement gate technology로 성공적으로 이동하면서, 세계 최초의 176층 NAND를 상용화했다. 이는 아래에서 보는 바 처험, 30% 작은 다이(die) 사이즈, 1.5x 정도의 비용 절감, 2배 이상의 전력 효율, 2배 빠른 write time, 33% 높은 데이터 트랜스퍼 레이트를 가지고 있다.

이러한 replacement gate로 인하여, 각 테크놀로지 노드를 성공시키는 시간을 획기적으로 줄였으며, 이는 회사가 NAND에서 리더십을 유지하는데 중요한 역할을 했다. 또한 176층 NAND 가 고객들에게 쉽고 빠르게 사용될 수 있도록 하기 위해서 관련 펌웨어 개발을 단순화했다.

마이크론의 세계 최초 176층 NAND (출처 : 회사 자료)

현재 마이크론은 NAND에서 약 10% 정도의 시장 점유율을 가지고 있는데, 이 176층 NAND로 인해 향후 시장점유율을 얼마나 가지고 올 수 있을지가 관심사이다. 이는 데이터 센터뿐만 아니라. 작은 사이즈로 인하여 IoT 등에서도 많이 쓰일 수 있을 것으로 예상된다.

앞에서도 언급했듯이, 이 176층 NAND에 관한 발표는 128층 NAND 발표에 이어 3개월 만에 이뤄진 것이라 많은 관심을 불러일으키고 있다. 삼성의 176층 NAND는 내년 4월쯤에 이루어질 것으로 예상되었기 때문에, 이는 삼성에 비해 약 6개월 정도 빠른 것이다.

이에 대응하여 12월 초에 하이닉스가 176층 NAND를 발표했다. 하이닉스는 마이크론의 CMOS Under Array 디자인 (CMOS를 밑에 두는 것)과 비슷한 Periphery under Cell (PUC) 디자인을 채용했다. 이외에도 인텔의 144층이 내년에 나오고, 웨스턴 디지털의 112층이 곧 나올 예정이라 경쟁은 점점 심화되고 있는 상황이다.

따라서, 실제 양산 결과를 봐야 하겠지만, 마이크론이 최초로 176층에 대한 선언을 했다는 것은 의미가 있다. 또한 회사는 176층을 넘어서 200층 이상 NAND를 이미 개발 중이다. 또한 이를 넘어서 차세대 replacement gate 기술을 계속 개발 중이다.

마이크론의 NAND 기술 리더십 (출처 : 회사 자료)

3. 산업 분석 및 경쟁자 분석 : 변동성이 높은 시장

1) 산업 분석

IDC에 따르면 2019년 전 세계 반도체 시장의 규모는 4190억 달러였다고 한다. 장기적인 반도체 성장에는 의심할 바가 없지만, 매년 시황 및 수요 공급에 따라 시장 규모는 확대되기도 하고 축소되기도 한다. 이러한 측면에서 가장 부침을 많이 겪는 카테고리가 메모리 반도체다. 예를 들어 2019년 메모리 반도체 시장은 2018년에 비해 33% 축소됐다.

DRAM 시장을 보면 2020년 기준으로 IDC의 예측에 따르면 전 세계 DRAM 시장은 축소 규모를 줄이면서 약 620억 달러에 이른 후, 수요가 살아나면서 2021년에는 22% 성장, 2022년에도 성장 기조를 이어 나갈 것으로 보고 있다. 그리고 이후 2023년에는 약간의 시장 축소가 일어날 것으로 예상되고 있다.

이렇게 시장이 확대 및 축소를 반복하는 것은 최종 수요에 따른 경우가 많다. 왜냐하면 공급 측면에서는 시장 참여자들이 옛날처럼 출혈 경쟁은 하지 않기 때문이다. 메모리 시장에서 마이크론은 DRAM에서 약 21%, NAND에서 약 10% 정도의 시장 점유율을 가지고 있다.

잘 알려진 대로, DRAM은 삼성 및 하이닉스가 주도하고, 마이크론은 3위 업체이다. 이외에도 Nanya라고 하는 작은 회사가 있다. 한편, NAND 시장은 약 6개의 업체가 있는데, 최근 하이닉스의 인텔 인수 발표로 5개의 업체로 줄었다. 이처럼 전체 시장 참여자들의 숫자가 적고, 투자에 대한 부담이 증가하면서, 공급보다는 수요로 인한 메모리 가격 변동이 큰 편이다.

전체 DRAM 시장에서 주요 수요처는 서버, 모바일, PC 등이다. 서버는 약 30%, 모바일은 약 40%, 나머지가 PC 등이다. 최근 몇 년간 시장을 보면, 모바일 이외에도 클라우드 및 데이터 센터의 투자가 증가하면서 서버 DRAM이 시장을 주도해 왔고, DRAM의 가격에 영향을 미쳐 왔다. 가격이 많이 오를 경우를 대비하여 재고를 쌓아놓는 움직임이 보이기도 했다. 따라서 2019년 상반기 클라우드 쪽에서의 수요가 줄어들면서, 2019년 하반기 재고 문제를 낳았고 가격이 떨어지는 결과를 초래했다.

한편 2018년 말 높은 재고로 인해 NAND 시장이 2019년 약 26% 정도 줄어들었다. 하지만 공급 측면에서 웨스턴디지털 및 Kioxia가 소유한 공장의 문제로 공급이 줄면서 2019년 중반쯤 안정화되었고 2019년 하반기에는 상대적인 수요 초과를 낳았다. 한편 구조적으로 SSD의 사용이 증가하고, 5G 스마트폰의 생산이 증대되면서, NAND 시장은 다시 살아났다. IDC의 예상에 따르면 NAND 시장은 2020년에 30% 이상 성장하여 약 560억 달러에 이른 후 2021년에는 성장 속도가 둔화되었다가 다시 2022년에 10% 이상 성장할 것으로 보았다.

2) 경쟁 분석

최근 하이닉스의 인텔 NAND 비즈니스 인수 발표로 경쟁 상황이 바뀔 수 있을 것이라는 분석이 있다. 물론, 당장 인수하는 것은 아니므로 예단할 수는 없지만, 가능한 효과를 살피 보도록 하겠다. 인텔은 2014년 Non-Volatile Memory 그룹이라는 사업부 매출을 따로 보고하기 시작했다. 이후, 인텔의 시장점유율은 3,8%에서 7.2%까지 상승했다. 반면 이러한 시장 점유율 상승에도 불구하고 인텔은 이 사업부에서 2016년 이래 계속 적자를 기록해 왔다. 따라서 투자도 지연돼 왔다.

이러한 이유 때문에 인텔이 하이닉스에게 NAND 비즈니스를 매각했다. 현재 중론은 인텔의 NAND 사업부 시장 점유율이 작고 여전히 다른 경쟁자들의 상대적인 시장 점유율이 DRAM 시장보다 고르게 분포되어 있어 커다란 변화가 일어나지는 않을 것이라는 것이다. 하지만 상대적으로 시장 점유율이 낮은 마이크론에게는 좋은 뉴스로 여겨지고 있다.

2013년으로 돌아가 마이크론이 엘피다를 인수했을 때 DRAM 시장의 전체 영업 마진이 증가했었다. 이 경우와 비교했을 때 하이닉스의 인텔 NAND 인수는 상대적으로 영향이 적을 것으로 예상된다. 하지만, 하이닉스가 인텔을 인수하고 합병하는 과정에서 이에 주력하다 보면, 산업 전반적으로 공급은 수요에 비해 많이 증가하지 않을 것으로 예상된다.

마이크론도 오랫동안 공급 증가는 수요 증가에 맞추는 방식을 선택해 왔으므로, 삼성 및 중국의 로컬 업체들이 공급을 아주 많이 늘리지 않는 한 NAND 시장에는 긍정적으로 여겨진다. 하지만, 여기서 삼성이 공급을 늘린다면 이야기는 달라질 수 있다.

4. 향후 전망

1) 최근 실적 및 이슈

회사의 실적 발표는 오는 12월 17일이다. 하지만, 최근 회사의 실적 가이던스 발표가 있었다. 가이던스 발표에서 마이크론은 예상보다 DRAM 및 NAND 수요가 고르게 좋았다고 발표했다. 모바일, 자동차, 산업용, PC 등에서 수요가 좋았고, 엔터프라이즈 시장만 수요가 좋지 않았다고 하면서, 이러한 수요 환경이 전반적으로 메모리 가격에 긍정적인 영향을 미쳤다고 했다. 또한 시장에서는 마이크론의 GDDR6X 그래픽 DRAM의 수율이 예상보다 좋아 이익에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상한다.

최근 마이크론의 타이완 공장에서 전력 문제가 있다는 뉴스가 있었다. 이는 이전 마이크론이 인수한 이노테라 공장으로 여겨지는데, 마이크론 생산의 약 30%, 전체 글로벌 DRAM 생산의 약 10%를 차지하는 공장으로 모바일 및 서버 DRAM에 집중하는 것으로 알려져 있다. 전력 문제가 어느 정도인지는 정확히 알려지지 않고 있지만, 단기간에 모바일 DRAM의 가격에 긍정적인 역할을 할 것으로 예상된다.

2) 밸류에이션

최근 회사의 기술 로드맵 발표 이후 주가는 시장을 아웃퍼폼 했다. 하지만 여전히 2021년 12월 기준으로 P/E (주가수익배율) 10배에 거래되고 있고, 메모리 시장이 살아나고 있어, 여전히 매력적으로 판단된다. 이는 회사의 역사상 P/E 8~12배의 중간에 해당되는 것으로 여유있는 밸류에이션이라고 하겠다.



글쓴이: 인사이트 스트리트 팀

인사이트 스트리트는 미국 현지에서 미국 주식 투자 정보를 독자들에게 전달하고 있습니다.

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