반도체 회사의 종류 총정리

설계·제조·메모리·장비 회사는 무엇이 다를까

반도체 공부를 시작하면 회사 이름이 아주 많이 등장합니다.

삼성전자,

SK하이닉스,

NVIDIA,

AMD,

TSMC,

Intel,

ASML,

Synopsys,

Cadence.

처음에는 모두 비슷한 반도체 회사처럼 보일 수 있습니다.

하지만 실제로는 하는 일이 상당히 다릅니다.

어떤 회사는 반도체를 설계하고,

어떤 회사는 다른 회사가 설계한 반도체를 대신 생산하며,

어떤 회사는 메모리를 전문적으로 만들고,

어떤 회사는 반도체 공장에서 사용하는 장비를 만듭니다.

그래서 반도체 산업을 제대로 이해하려면 회사 이름을 외우기보다

“이 회사는 반도체가 만들어지는 과정에서 어떤 일을 담당하는가?”

를 먼저 이해해야 합니다.

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반도체 산업을 식당으로 생각해보자

큰 식당이 있다고 생각해보겠습니다.

좋은 음식을 손님에게 제공하려면 여러 사람이 필요합니다.

누군가는 새로운 메뉴를 연구합니다.

누군가는 실제 주방에서 요리합니다.

누군가는 좋은 냄비와 오븐을 만듭니다.

누군가는 식재료를 공급합니다.

누군가는 완성된 음식을 포장합니다.

반도체 산업도 비슷합니다.

반도체 하나가 완성되기까지 여러 종류의 회사가 함께 참여합니다.

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먼저 전체 지도를 한 번 보자

반도체 산업을 아주 단순하게 나누면 다음과 같습니다.

반도체 설계

↓

반도체 제조

↓

패키징·검사

↓

완제품

그런데 이 과정의 옆에는

반도체 장비,

반도체 소재,

설계 소프트웨어,

메모리

같은 산업이 함께 연결되어 있습니다.

이제 하나씩 살펴보겠습니다.

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1. 팹리스｜반도체를 설계하는 회사

먼저 팹리스(Fabless)​라는 회사가 있습니다.

팹리스는 쉽게 말하면

반도체를 직접 설계하지만 대형 생산공장은 가지고 있지 않은 회사

입니다.

대표적인 회사로 NVIDIA, AMD, Qualcomm 등이 있습니다.

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왜 공장이 없는데 반도체 회사일까?

반도체에서 가장 중요한 일 중 하나가 설계입니다.

예를 들어 NVIDIA가 새로운 GPU를 만든다고 생각해보겠습니다.

먼저

트랜지스터를 어떻게 배치할지,

계산 장치를 얼마나 넣을지,

메모리와 어떻게 연결할지,

전력을 얼마나 사용할지

등을 설계합니다.

이 설계 자체가 매우 중요한 기술입니다.

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건축가와 건설회사로 생각해보자

팹리스는 건축가와 비슷합니다.

건축가는 건물의

모양,

구조,

방의 위치,

전기 배선

등을 설계합니다.

하지만 반드시 자기 손으로 벽돌을 쌓지는 않습니다.

건설은 전문 건설회사에 맡길 수 있습니다.

팹리스도 마찬가지입니다.

반도체를 설계한 뒤 실제 제조는 다른 회사에 맡깁니다.

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NVIDIA에는 정말 반도체 공장이 없을까?

NVIDIA는 GPU를 설계하는 대표적인 회사입니다.

하지만 최첨단 GPU를 만드는 대형 반도체 제조공장을 직접 운영하는 방식은 아닙니다.

NVIDIA가 설계한 칩은 파운드리 회사에 생산을 맡깁니다.

그래서 반도체 산업에서는

설계를 잘하는 능력

과

실제로 제조하는 능력

이 서로 다른 전문 분야가 될 수 있습니다.

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팹리스의 장점은 무엇일까?

반도체 공장을 직접 짓지 않아도 되기 때문에 설계에 집중할 수 있습니다.

첨단 반도체 공장은 건설과 장비에 엄청난 돈이 필요합니다.

팹리스는 이런 공장을 직접 운영하는 부담을 줄이고

GPU,

통신칩,

스마트폰용 칩,

AI 반도체

같은 제품 설계에 집중할 수 있습니다.

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2. 파운드리｜다른 회사의 반도체를 대신 만드는 회사

팹리스가 설계한 반도체를 실제로 만들어주는 회사가 필요합니다.

이런 회사를 파운드리(Foundry)​라고 합니다.

대표적으로 TSMC가 매우 유명합니다.

삼성전자도 파운드리 사업을 하고 있습니다.

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파운드리를 한 문장으로 설명하면?

파운드리는

다른 회사가 설계한 반도체를 웨이퍼 위에 실제로 생산해주는 전문 제조회사

입니다.

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인쇄소로 생각하면 쉽다

작가가 책을 썼다고 생각해보겠습니다.

작가는 글을 만들었습니다.

하지만 책 수십만 권을 직접 인쇄하지는 않습니다.

인쇄소에 파일을 보내면 인쇄소가 책을 대량으로 만들어줍니다.

반도체도 비슷합니다.

팹리스

→ 반도체 설계 파일을 만듭니다.

파운드리

→ 그 설계를 웨이퍼 위에 실제 칩으로 만듭니다.

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파운드리는 단순한 공장일까?

아닙니다.

반도체 파운드리는 세계에서 가장 어려운 제조업 중 하나입니다.

앞에서 배운

노광,

EUV,

식각,

증착,

도핑,

배선,

수율

같은 기술을 모두 잘해야 합니다.

특히 3나노, 2나노 같은 첨단공정에서는 제조 난이도가 매우 높습니다.

그래서 첨단 파운드리 사업을 할 수 있는 회사가 많지 않습니다.

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TSMC는 왜 유명할까?

TSMC는 파운드리에 집중해서 성장한 대표적인 회사입니다.

여러 반도체 설계회사가 자신이 만든 칩의 생산을 TSMC에 맡깁니다.

그래서 스마트폰용 반도체,

CPU,

GPU,

AI 반도체

등 다양한 제품이 TSMC의 공장에서 생산됩니다.

나중에 별도 글에서 TSMC가 어떻게 이렇게 중요한 회사가 되었는지 자세히 배우게 됩니다.

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3. IDM｜설계도 하고 생산도 하는 회사

이번에는 IDM이라는 방식이 있습니다.

IDM은

Integrated Device Manufacturer

의 약자입니다.

쉽게 말하면

반도체를 설계하고 자기 공장에서 직접 생산까지 하는 회사

입니다.

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식당에서 메뉴 개발부터 요리까지 직접 하는 것

앞에서 팹리스는 메뉴를 설계하고 다른 식당에 요리를 맡기는 방식과 비슷하다고 했습니다.

IDM은 다릅니다.

메뉴도 직접 개발하고,

주방도 직접 운영하고,

음식도 직접 만드는 회사입니다.

대표적으로 Intel이나 삼성전자 같은 기업을 이해할 때 IDM이라는 개념이 등장합니다.

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삼성전자는 왜 설명하기 조금 복잡할까?

삼성전자는 여러 반도체 사업을 동시에 하기 때문입니다.

삼성전자는

DRAM,

NAND,

HBM

같은 메모리 반도체를 직접 설계하고 생산합니다.

또 자체 시스템반도체도 개발합니다.

동시에 다른 회사가 설계한 반도체를 대신 만들어주는 파운드리 사업도 합니다.

그래서 삼성전자는 단순히 한 종류의 반도체 회사라고 설명하기 어렵습니다.

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4. 메모리 반도체 회사

앞에서 DRAM과 NAND를 배웠습니다.

이런 메모리 반도체를 전문적으로 만드는 기업들이 있습니다.

대표적으로

삼성전자,

SK하이닉스,

Micron

등이 있습니다.

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메모리 회사는 무엇을 경쟁할까?

메모리 반도체 회사들은

얼마나 많은 데이터를 저장할 수 있는지,

얼마나 빠른지,

전기를 얼마나 적게 사용하는지,

얼마나 싸게 대량생산할 수 있는지

등을 두고 경쟁합니다.

특히 AI 시대에는 HBM이 매우 중요해지면서 새로운 경쟁이 커졌습니다.

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HBM은 왜 메모리 회사에 새로운 기회일까?

예전에는 DRAM을 많이 생산하고 싸게 만드는 능력이 매우 중요했습니다.

AI 시대에는 여기에 더해

GPU에 엄청난 데이터를 빠르게 공급하는 능력

이 중요해졌습니다.

그래서 고성능 메모리인 HBM의 가치가 크게 높아졌습니다.

이 때문에 SK하이닉스, 삼성전자, Micron 같은 회사들이 HBM 기술을 매우 중요하게 보고 있습니다.

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5. 반도체 장비회사

반도체를 만들려면 수많은 기계가 필요합니다.

이 기계를 전문적으로 만드는 회사가 반도체 장비회사입니다.

앞에서 배운 ASML이 대표적입니다.

하지만 ASML만 있는 것은 아닙니다.

반도체 제조공정마다 필요한 장비가 다르기 때문에 여러 장비기업이 존재합니다.

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반도체 공장을 주방으로 생각해보자

대형 주방에는 여러 기계가 있습니다.

오븐,

냉장고,

믹서,

식기세척기,

조리대

가 모두 필요합니다.

반도체 공장도 비슷합니다.

노광장비,

식각장비,

증착장비,

세정장비,

검사장비

등이 필요합니다.

한 회사가 모든 장비를 최고 수준으로 만드는 것은 아닙니다.

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ASML은 무엇을 잘할까?

ASML은 노광장비 분야에서 매우 강한 회사입니다.

특히 첨단 EUV 노광장비가 유명합니다.

쉽게 말하면 웨이퍼 위에 초미세 회로를 그리는 기계를 만드는 회사입니다.

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다른 장비회사들은 무엇을 할까?

어떤 회사는 웨이퍼 위에 물질을 아주 얇게 쌓는 장비를 만듭니다.

어떤 회사는 필요 없는 부분을 깎는 식각장비를 만듭니다.

어떤 회사는 만들어진 회로에 결함이 있는지 검사합니다.

즉 반도체 제조공정이 복잡할수록 장비산업도 매우 다양해집니다.

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6. 반도체 소재회사

기계만 있다고 반도체를 만들 수 있는 것은 아닙니다.

여러 재료가 필요합니다.

대표적으로

실리콘 웨이퍼,

포토레지스트,

특수가스,

화학물질,

금속 재료

등이 있습니다.

이런 재료를 만드는 회사들을 넓게 반도체 소재기업이라고 부릅니다.

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최고급 요리에도 좋은 재료가 필요하다

세계 최고의 주방장과 오븐이 있어도 재료가 나쁘면 최고의 음식을 만들기 어렵습니다.

반도체도 마찬가지입니다.

아주 작은 회로를 만들기 때문에 소재의 순도와 품질이 매우 중요합니다.

그래서 반도체 소재 역시 중요한 기술 산업입니다.

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일본이 반도체 소재에서 자주 등장하는 이유

세계 반도체 공급망을 공부하면 일본 기업의 이름도 많이 등장합니다.

일본에는 반도체용 소재와 정밀 장비에서 경쟁력을 가진 기업들이 많습니다.

그래서 반도체 산업은 단순히 미국·한국·대만 세 나라만 봐서는 전체 그림을 이해하기 어렵습니다.

나중에 국가별 반도체 공급망을 배울 때 다시 자세히 살펴보겠습니다.

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7. EDA 회사｜반도체를 설계하는 프로그램을 만든다

이번에는 눈에 잘 보이지 않지만 매우 중요한 분야입니다.

바로 EDA입니다.

EDA는

Electronic Design Automation

의 약자입니다.

쉽게 말하면

복잡한 반도체를 설계할 때 사용하는 전문 소프트웨어

입니다.

대표적인 회사로 Synopsys와 Cadence 등이 있습니다.

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왜 반도체 설계 프로그램이 필요할까?

현대 반도체에는 수십억 개 이상의 트랜지스터가 들어갈 수 있습니다.

사람이 종이에 회로를 하나씩 직접 그리는 것은 불가능합니다.

그래서 컴퓨터 프로그램을 이용해

회로를 설계하고,

문제가 없는지 검사하고,

트랜지스터 위치를 정하고,

배선을 연결합니다.

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건축 프로그램과 비슷하다

초고층 건물을 설계한다고 생각해보겠습니다.

사람이 종이와 연필만 가지고

수십만 개의 구조물,

배관,

전기선

을 모두 계산하기는 어렵습니다.

그래서 전문 설계 프로그램을 사용합니다.

반도체에서도 EDA가 비슷한 역할을 합니다.

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EDA는 왜 전략적으로 중요할까?

첨단 반도체를 설계하려면 단순히 좋은 아이디어만 있어서는 안 됩니다.

실제로 복잡한 회로를 설계하고 검증할 수 있는 소프트웨어가 필요합니다.

그래서 반도체 산업의 핵심 기술을 생각할 때

설계회사,

파운드리,

장비회사

뿐 아니라 EDA 회사도 매우 중요합니다.

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8. IP 회사｜이미 만들어진 설계 블록을 제공한다

반도체를 만들 때 모든 기능을 처음부터 새로 만들 필요는 없습니다.

이미 잘 만들어진 설계 일부를 가져다 사용할 수 있습니다.

이런 설계 기술을 반도체 IP라고 부릅니다.

IP는 Intellectual Property의 약자입니다.

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레고 블록으로 생각하면 쉽다

자동차를 만들 때 바퀴부터 직접 플라스틱을 녹여 만들 필요는 없습니다.

이미 만들어진 바퀴 블록을 가져다 사용할 수 있습니다.

반도체 설계도 비슷합니다.

CPU 코어,

통신 기능,

메모리 연결 기능

같은 설계를 전문회사에서 라이선스로 받아 사용할 수 있습니다.

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ARM이라는 이름이 나오는 이유

스마트폰 반도체를 공부하다 보면 Arm이라는 회사 이름을 자주 볼 수 있습니다.

Arm은 여러 회사가 사용할 수 있는 CPU 설계 기술과 관련 IP를 제공하는 대표적인 기업입니다.

그래서 어떤 회사가 직접 CPU 칩을 생산하지 않더라도 반도체 산업에서 매우 큰 영향력을 가질 수 있습니다.

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9. OSAT｜패키징과 검사를 전문으로 하는 회사

웨이퍼에서 반도체를 만들었다고 제품이 완성되는 것은 아닙니다.

웨이퍼를 작은 칩으로 잘라야 합니다.

그리고 외부와 연결할 수 있도록 포장해야 합니다.

마지막으로 정상적으로 작동하는지도 검사해야 합니다.

이런 후반 작업을 전문적으로 하는 회사가 있습니다.

이를 OSAT라고 부릅니다.

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OSAT는 무엇의 약자일까?

OSAT는

Outsourced Semiconductor Assembly and Test

의 약자입니다.

쉽게 말하면

반도체 조립·패키징·검사를 대신 해주는 전문회사

입니다.

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왜 패키징 전문회사까지 필요할까?

과거에는 패키징을 단순한 포장 과정으로 생각하기 쉬웠습니다.

하지만 AI 시대에는 여러 칩을 아주 빠르게 연결해야 합니다.

GPU와 HBM을 가까이 연결하고,

여러 칩을 하나의 시스템처럼 움직이게 만드는 기술이 중요합니다.

그래서 패키징 분야의 기술적 가치가 크게 높아지고 있습니다.

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하나의 AI GPU가 만들어지는 과정을 회사별로 나눠보자

이제 지금까지 배운 것을 실제 예로 연결해보겠습니다.

어떤 AI용 GPU를 만든다고 생각해봅시다.

먼저

팹리스

GPU를 설계합니다.

↓

EDA 회사

설계에 필요한 소프트웨어를 제공합니다.

↓

IP 회사

필요한 일부 설계 기술을 제공할 수 있습니다.

↓

파운드리

웨이퍼 위에 실제 GPU를 만듭니다.

↓

장비회사

반도체 제조에 필요한 노광·식각·증착 장비를 제공합니다.

↓

소재회사

웨이퍼와 화학물질 등을 공급합니다.

↓

메모리 회사

GPU에 필요한 HBM을 만듭니다.

↓

패키징

GPU와 HBM 등을 연결합니다.

↓

검사

제품이 정상적으로 작동하는지 확인합니다.

↓

마지막으로 AI 서버에 들어갑니다.

이것이 반도체 공급망입니다.

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반도체 하나를 한 나라에서 전부 만들 수 있을까?

이론적으로는 많은 기술을 한 나라 안에서 확보하려고 할 수 있습니다.

하지만 실제 첨단 반도체 산업은 매우 복잡합니다.

미국은 설계와 소프트웨어에서 강한 분야가 있습니다.

대만은 파운드리에서 매우 중요합니다.

한국은 메모리와 제조에서 강점을 가지고 있습니다.

네덜란드에는 ASML이 있습니다.

일본에는 여러 소재·장비기업이 있습니다.

즉 현대 반도체는 여러 나라가 서로 연결되어 만들어지는 경우가 많습니다.

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그래서 반도체 공급망이 국가안보 문제가 된다

한 나라가 모든 것을 혼자 만들지 않는다는 것은 효율적이기도 합니다.

각 나라와 기업이 자신이 잘하는 분야에 집중할 수 있기 때문입니다.

하지만 문제가 생길 수도 있습니다.

어떤 핵심 장비의 공급이 끊기면?

특수 소재를 받을 수 없다면?

첨단 칩 생산을 다른 나라에 맡길 수 없다면?

전체 산업이 영향을 받을 수 있습니다.

그래서 반도체 공급망은 경제문제를 넘어 국가 전략문제가 되었습니다.

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미국과 중국이 반도체를 두고 경쟁하는 이유도 여기에 있다

반도체 산업을 단순히

“누가 더 좋은 칩을 만드는가?”

만으로 보면 미중 반도체 경쟁을 이해하기 어렵습니다.

실제로는

누가 설계기술을 가지고 있는가?

누가 첨단공장을 가지고 있는가?

누가 장비를 공급할 수 있는가?

누가 EDA를 가지고 있는가?

누가 소재를 공급하는가?

라는 전체 공급망의 경쟁입니다.

앞으로 국가 간 반도체 관계를 배울 때 오늘 배운 산업 지도가 매우 중요해집니다.

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삼성전자와 NVIDIA는 왜 단순 비교하기 어려울까?

둘 다 반도체 회사지만 사업구조가 다릅니다.

NVIDIA는 GPU 같은 시스템반도체 설계에 강합니다.

삼성전자는 메모리도 만들고,

자체 시스템반도체도 개발하며,

파운드리 제조도 합니다.

따라서

“삼성전자와 NVIDIA 중 어느 회사가 반도체를 더 잘하나요?”

라는 질문은

“건축가와 건설회사 중 누가 건물을 더 잘하나요?”

처럼 단순 비교하기 어려운 질문일 수 있습니다.

역할이 다르기 때문입니다.

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TSMC와 NVIDIA도 경쟁자일까?

기본적으로는 역할이 다릅니다.

NVIDIA는 칩을 설계합니다.

TSMC는 여러 고객사의 칩을 생산합니다.

그래서 두 회사는 한 제품을 만드는 과정에서 서로 연결될 수 있습니다.

즉 반도체 산업에서는

경쟁하면서도 서로 고객이거나 협력사가 되는 복잡한 관계

가 자주 나타납니다.

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삼성전자와 TSMC는 조금 다르다

두 회사는 파운드리 사업에서 경쟁할 수 있습니다.

고객사는 자신의 첨단 칩을 어느 회사에 생산 맡길지 선택해야 합니다.

그래서

첨단공정,

수율,

가격,

생산능력,

패키징,

고객 지원

등을 두고 경쟁합니다.

나중에 파운드리를 따로 배우면 이 구조가 더 명확하게 이해됩니다.

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SK하이닉스와 NVIDIA는 어떤 관계일까?

SK하이닉스는 HBM 같은 메모리 제품을 공급합니다.

NVIDIA의 고성능 AI 반도체는 빠른 메모리를 필요로 합니다.

따라서 AI 산업에서는

GPU 회사

와

HBM 회사

가 서로 매우 중요한 관계가 될 수 있습니다.

이것이 AI 시대에 한국 메모리 기업이 중요한 이유 중 하나입니다.

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반도체 산업은 한 줄로 연결되어 있다

전체를 아주 간단하게 표현하면 이렇습니다.

설계

NVIDIA·AMD 등

↓

EDA/IP

설계를 돕습니다.

↓

제조

TSMC·삼성 파운드리 등

↓

장비와 소재

ASML 등 수많은 기업

↓

메모리

삼성전자·SK하이닉스·Micron 등

↓

패키징·검사

여러 전문기업

↓

완성된 전자제품

스마트폰·컴퓨터·자동차·AI 서버

이 구조를 이해하면 앞으로 반도체 뉴스가 훨씬 쉽게 보입니다.

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오늘 내용 한눈에 정리하기

오늘은 일곱 가지를 기억하면 됩니다.

첫째, 반도체 회사는 모두 같은 일을 하지 않습니다.

둘째, 팹리스는 반도체 설계를 전문으로 합니다.

NVIDIA 같은 회사가 대표적입니다.

셋째, 파운드리는 다른 회사가 설계한 칩을 실제로 생산합니다.

TSMC가 대표적입니다.

넷째, IDM은 설계와 생산을 함께 하는 형태입니다.

다섯째, 삼성전자·SK하이닉스·Micron 같은 기업은 메모리 반도체에서 중요한 역할을 합니다.

여섯째, ASML 같은 장비기업과 EDA·소재기업도 반도체를 만드는 데 꼭 필요합니다.

일곱째, 현대 반도체는 한 기업이 혼자 만드는 것이 아니라 전 세계 여러 기업의 기술이 연결되어 만들어집니다.

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그렇다면 팹리스는 어떻게 공장 없이 반도체 회사를 할까?

이번 글에서는 반도체 산업 전체 지도를 살펴봤습니다.

그중 재미있는 회사가 하나 있었습니다.

바로 팹리스입니다.

NVIDIA 같은 기업은 세계에서 가장 중요한 반도체 기업 가운데 하나인데도 최첨단 칩을 자기 대형 제조공장에서 직접 만드는 방식이 아닙니다.

대신 설계에 집중하고 실제 생산은 TSMC 같은 파운드리 회사에 맡깁니다.

그렇다면 왜 이런 산업구조가 생긴 것일까요?

반도체 공장을 직접 가지지 않는 것이 오히려 장점이 될 수도 있을까요?

그리고 NVIDIA와 AMD 같은 회사들은 설계만으로 어떻게 그렇게 큰 경쟁력을 만들 수 있을까요?

다음 글에서는

「팹리스란 무엇일까?｜공장 없이 반도체를 만드는 NVIDIA」

를 통해 현대 반도체 산업에서 설계 전문회사가 어떻게 성장했는지 아주 쉽게 알아보겠습니다.

반도체 회사 유형 비교표

유형	주요 역할	공장 보유	대표 기업
팹리스	반도체 설계	대형 제조공장 없음	NVIDIA, AMD, Qualcomm
파운드리	다른 회사가 설계한 칩 생산	보유	TSMC, 삼성전자 파운드리
IDM	설계와 생산을 함께 수행	보유	Intel, Texas Instruments
장비·소재	제조에 필요한 장비와 재료 공급	제조 지원 시설	ASML, Applied Materials