삼성전자는 어떻게 세계적인 메모리 반도체 기업이 되었을까?

유트 2026년 9월 7일 최종 수정 9월 1일 읽는 시간 약 19분

반도체 산업을 움직이는 글로벌 기업 ㉒

삼성전자 DRAM·NAND·HBM·GAA·파운드리 기술의 경쟁력

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들어가며 – 한국 반도체를 대표하는 기업

21강에서는 세계 최대 파운드리 기업인 TSMC를 살펴봤다.

이번 22강에서는 한국 반도체 산업을 대표하는 기업 삼성전자를 알아보겠다.

삼성전자는 일반적인 반도체 기업과는 조금 다른 구조를 가지고 있다.

NVIDIA처럼 반도체 설계만 하는 팹리스 기업도 아니고,

TSMC처럼 파운드리만 전문적으로 운영하는 기업도 아니다.

삼성전자는 메모리 반도체, 시스템 반도체, 파운드리를 동시에 운영하는 종합 반도체 기업이다.

특히 DRAM과 NAND 분야에서는 오랜 기간 세계적인 경쟁력을 쌓아왔다.

최근에는 AI 시장의 성장으로 HBM(High Bandwidth Memory)이 반도체 산업의 핵심 제품으로 떠오르면서 삼성전자의 메모리 기술도 다시 주목받고 있다.

동시에 삼성전자는 GAA 기반의 첨단 파운드리 공정과 2나노 기술에도 투자하고 있다.

이번 글에서는 삼성전자가 어떻게 세계적인 메모리 기업으로 성장했는지, DRAM과 NAND의 차이는 무엇인지, HBM과 AI 반도체에서 어떤 기술이 필요한지, 그리고 TSMC와의 파운드리 경쟁에서 삼성전자가 가진 장점과 과제를 살펴보겠다.

삼성전자는 어떤 반도체 기업인가?

삼성전자의 반도체 사업은 크게 보면 다음과 같은 영역으로 나눌 수 있다.

DRAM
NAND Flash
HBM
모바일 메모리
서버용 메모리
시스템 반도체
파운드리
첨단 패키징

이 가운데 삼성전자를 세계적으로 유명하게 만든 분야는 역시 메모리 반도체다.

특히 DRAM과 NAND에서 대규모 생산능력과 공정기술을 축적해 왔다.

하지만 삼성전자의 전략은 메모리에만 머물지 않는다.

현재는 메모리와 파운드리를 모두 강화하면서 AI 반도체 시장에서 종합적인 경쟁력을 확보하려 하고 있다.

DRAM은 무엇인가?

DRAM은 Dynamic Random Access Memory의 약자다.

컴퓨터와 서버, 스마트폰 등 다양한 전자제품에서 데이터를 임시로 저장하고 빠르게 읽고 쓰는 역할을 한다.

쉽게 말하면 CPU나 GPU가 작업할 때 필요한 데이터를 잠시 보관해주는 고속 작업공간이라고 생각할 수 있다.

DRAM은 전원이 꺼지면 저장된 데이터가 사라지는 휘발성 메모리다.

하지만 속도가 빠르기 때문에 컴퓨터 시스템에서 매우 중요한 역할을 한다.

NAND Flash는 무엇인가?

NAND Flash는 DRAM과 달리 전원이 꺼져도 데이터를 유지하는 비휘발성 메모리다.

대표적인 활용 분야는 다음과 같다.

SSD
스마트폰 저장장치
USB 메모리
메모리 카드

즉,

DRAM

→ 빠르게 데이터를 처리하기 위한 작업공간

NAND

→ 데이터를 장기간 저장하는 저장공간

이라고 이해하면 쉽다.

삼성전자는 두 메모리 분야 모두에서 세계적인 경쟁력을 가지고 있다.

삼성전자가 메모리 강자가 된 이유

삼성전자의 메모리 경쟁력은 단순히 공장을 크게 만든 것에서 끝나지 않는다.

핵심은 대규모 투자와 공정기술의 지속적인 개선이다.

메모리 산업에서는 생산량이 매우 중요하다.

수요가 증가하면 빠르게 생산능력을 확대해야 한다.

또한 동일한 웨이퍼에서 더 많은 정상 칩을 생산해야 한다.

이를 위해서는,

미세공정

높은 수율

대규모 생산능력

공정 자동화

가 필요하다.

삼성전자는 오랜 기간 이러한 역량을 축적해 왔다.

삼성전자의 DRAM 기술 경쟁력

DRAM은 트랜지스터와 커패시터를 이용해 데이터를 저장한다.

반도체가 미세화되면서 하나의 웨이퍼에서 더 많은 메모리 셀을 생산할 수 있다.

하지만 미세화가 진행될수록 제조 난이도도 증가한다.

더 작은 구조에서 전기적 특성을 안정적으로 유지해야 하기 때문이다.

따라서 DRAM 제조에서는,

증착
식각
노광
세정
이온주입
검사
공정제어

등 수많은 기술이 필요하다.

NAND는 어떻게 발전했을까?

NAND Flash는 과거 평면 구조에서 점점 3차원 구조로 발전했다.

대표적인 기술이 3D NAND다.

메모리 셀을 수직 방향으로 쌓아 올려 저장 용량을 증가시키는 방식이다.

3D NAND의 핵심은 단순히 층을 많이 쌓는 것이 아니다.

높은 구조를 안정적으로 제조해야 한다.

이를 위해,

증착

고종횡비 식각

세정

정밀 계측

등의 기술이 필요하다.

앞선 17강의 Lam Research와 18강의 Tokyo Electron에서 식각과 증착 장비가 중요한 이유를 설명한 것도 이 때문이다.

HBM이 중요한 이유

최근 삼성전자를 이야기할 때 가장 중요한 키워드 가운데 하나가 HBM이다.

HBM은 High Bandwidth Memory의 약자다.

AI GPU가 빠르게 연산하려면 엄청난 양의 데이터를 빠르게 공급받아야 한다.

GPU의 연산능력이 아무리 뛰어나도 메모리에서 데이터를 충분히 공급하지 못하면 시스템 전체 성능이 제한될 수 있다.

이를 흔히 메모리 병목 문제라고 설명한다.

HBM은 여러 개의 메모리 다이를 수직으로 쌓고 넓은 인터페이스를 활용해 높은 데이터 대역폭을 제공하는 구조다.

HBM은 일반 DRAM과 무엇이 다를까?

HBM의 기본적인 메모리 셀은 DRAM 기술에 기반한다.

하지만 HBM은 여러 개의 DRAM 다이를 수직으로 연결한다.

따라서 일반적인 DRAM보다 훨씬 복잡한 제조와 패키징 기술이 필요하다.

간단하게 비교하면,

일반 DRAM

→ 각각의 메모리 칩을 개별적으로 사용

HBM

→ 여러 개의 DRAM 다이를 수직으로 적층하고 고속으로 연결

하는 구조다.

이 때문에 HBM에서는 메모리 제조기술뿐 아니라 TSV와 첨단 패키징 기술이 중요하다.

TSV란 무엇인가?

TSV는 Through-Silicon Via의 약자다.

실리콘 웨이퍼를 수직으로 관통하는 미세한 전기 연결 구조라고 생각하면 된다.

HBM에서는 여러 개의 DRAM 다이를 위아래로 쌓아야 한다.

이때 각 다이 사이에서 전기 신호가 빠르게 이동할 수 있도록 수직 연결을 만들어야 한다.

그 역할을 하는 핵심 기술 가운데 하나가 TSV다.

따라서 HBM은 단순한 메모리 제품이 아니다.

DRAM

TSV

적층

패키징

검사

가 결합된 고난도 반도체 제품이다.

HBM4 시대에는 무엇이 달라질까?

HBM 시장은 계속 발전하고 있다.

HBM3, HBM3E를 거쳐 HBM4 세대로 넘어가면서 대역폭과 용량, 전력효율 등을 개선하려는 경쟁이 진행되고 있다.

HBM이 발전할수록 단순히 메모리 셀을 개선하는 것만으로는 부족하다.

중요한 것은,

메모리 제조

적층

인터페이스

패키징

발열 관리

테스트

를 모두 안정적으로 구현하는 것이다.

따라서 HBM 경쟁은 곧 종합 반도체 제조기술 경쟁이라고 볼 수 있다.

AI 반도체와 HBM은 왜 함께 성장할까?

AI 모델은 엄청난 양의 데이터를 처리한다.

GPU와 AI 가속기는 수많은 연산을 동시에 수행한다.

이때 연산장치와 메모리 사이에서 데이터가 빠르게 이동해야 한다.

따라서 AI 반도체에서는 메모리의 대역폭이 매우 중요하다.

이를 단순하게 표현하면,

AI GPU의 연산능력 증가

↓

더 많은 데이터 필요

↓

메모리 대역폭 증가 필요

↓

HBM 중요성 증가

라는 구조다.

이 때문에 AI 데이터센터가 성장하면서 HBM 시장도 빠르게 중요해지고 있다.

삼성전자의 GAA 기술

삼성전자는 메모리뿐 아니라 파운드리에서도 중요한 기술을 개발하고 있다.

특히 주목할 기술이 GAA(Gate-All-Around)다.

GAA는 차세대 트랜지스터 구조다.

기존 FinFET에서는 게이트가 채널의 여러 면을 감싸는 형태였다.

GAA에서는 게이트가 채널을 더욱 완전히 둘러싸도록 설계한다.

이를 통해 전류를 보다 효과적으로 제어하는 것을 목표로 한다.

삼성전자가 GAA에 일찍 도전한 이유

삼성전자는 3나노급 파운드리 공정에서 GAA 기반 기술을 적용하는 전략을 추진했다.

GAA는 기술적으로 어려운 구조이지만 차세대 반도체에서 중요한 트랜지스터 구조가 될 가능성이 높다.

따라서 삼성전자는 GAA 기술을 조기에 확보해 첨단 파운드리 시장에서 경쟁력을 강화하려 했다.

하지만 기술을 먼저 도입하는 것과 안정적인 대량생산을 하는 것은 다른 문제다.

결국 중요한 것은,

성능

전력효율

수율

생산능력

을 모두 만족시키는 것이다.

삼성전자의 2나노 파운드리

삼성전자는 차세대 2나노 파운드리 공정 개발도 추진하고 있다.

2나노 시대에서는 트랜지스터 구조뿐 아니라 배선과 전력 공급, 후공정 등 전체적인 기술 최적화가 중요하다.

따라서 단순히 트랜지스터 크기를 줄이는 경쟁이 아니라,

공정 전체를 얼마나 효율적으로 설계하는가

가 중요해진다.

이것이 삼성전자와 TSMC가 2나노 시장에서 경쟁하는 핵심 이유다.

삼성전자와 TSMC의 차이

삼성전자와 TSMC는 첨단 파운드리 시장에서 중요한 경쟁자다.

하지만 사업구조에는 큰 차이가 있다.

구분	삼성전자	TSMC
메모리	강력한 경쟁력	주요 사업 아님
파운드리	운영	핵심 사업
시스템 반도체	설계·제조 사업 보유	제조 중심
GAA	핵심 차세대 기술	차세대 공정 적용
HBM	직접 생산	HBM 자체 생산기업 아님
첨단 패키징	관련 기술 확대	CoWoS 등 강점
사업구조	종합 반도체	순수 파운드리 중심

삼성전자의 가장 큰 특징은 메모리와 파운드리를 동시에 가지고 있다는 것이다.

삼성전자의 장점 – 수직계열화

삼성전자는 메모리와 파운드리뿐 아니라 반도체 설계, 패키징 등 여러 영역에 걸쳐 사업을 운영한다.

이러한 구조는 장점이 될 수 있다.

예를 들어 AI 반도체 시스템에서는,

로직 반도체

HBM

첨단 패키징

이 서로 연결되어야 한다.

삼성전자는 메모리와 파운드리를 모두 보유하고 있기 때문에 이론적으로 이러한 영역을 통합할 수 있는 기반을 가지고 있다.

하지만 수직계열화가 항상 장점인 것은 아니다

삼성전자의 구조에는 장점과 함께 과제도 있다.

파운드리 고객 입장에서는 자신과 경쟁하는 메모리·시스템 반도체 사업을 가진 기업에 민감한 설계정보를 맡기는 것을 부담스러워할 수 있다.

TSMC는 파운드리에 집중하는 구조이기 때문에 이러한 이해상충 우려가 상대적으로 작다.

따라서 삼성전자는 기술력뿐 아니라 고객 신뢰와 파운드리 생태계 확대도 중요한 과제가 된다.

삼성전자와 SK하이닉스의 HBM 경쟁

한국 반도체 산업에서 삼성전자의 중요한 경쟁자는 SK하이닉스다.

특히 AI 시대에는 HBM 시장에서 두 기업의 경쟁이 매우 중요해졌다.

HBM에서는 단순히 DRAM을 잘 만드는 것만으로 충분하지 않다.

고객사가 요구하는 조건에 맞춰,

높은 대역폭
낮은 전력
높은 수율
안정적인 적층
패키징 호환성
발열 관리
신뢰성

등을 모두 만족해야 한다.

따라서 HBM 경쟁은 삼성전자와 SK하이닉스의 메모리 기술 경쟁을 넘어 AI 반도체 생태계 경쟁으로 확대되고 있다.

HBM에서 패키징이 중요한 이유

HBM은 GPU와 가까운 위치에 배치되어 고속으로 데이터를 주고받는다.

따라서 HBM 자체의 성능뿐 아니라 GPU와 HBM을 어떻게 연결하는지도 중요하다.

이때 TSMC의 CoWoS 같은 첨단 패키징 기술이 중요한 역할을 한다.

따라서 AI 반도체 시장에서는,

메모리 기업

GPU 설계기업

파운드리

패키징 기업

이 서로 연결된다.

삼성전자가 메모리와 파운드리를 동시에 보유하고 있다는 점은 이러한 변화에서 중요한 전략적 의미를 가질 수 있다.

삼성전자의 특허와 기술적 진입장벽

삼성전자는 오랜 기간 반도체를 개발하면서 다양한 특허와 지식재산을 축적해 왔다.

주요 영역은 다음과 같다.

DRAM 구조
NAND 구조
메모리 셀
트랜지스터
GAA
반도체 제조공정
패키징
HBM
인터페이스 기술

하지만 삼성전자의 진입장벽을 특허 숫자로만 판단해서는 안 된다.

실제로 중요한 것은,

특허

공정 노하우

생산능력

수율

장비 운영 경험

고객 생태계

다.

이러한 요소가 결합되어 삼성전자의 경쟁력을 만든다.

삼성전자가 ASML 장비를 사용하는 이유

삼성전자가 최첨단 반도체를 제조하기 위해서는 다양한 장비기업의 기술이 필요하다.

19강에서 살펴본 ASML의 EUV 장비도 그중 하나다.

ASML은 노광장비를 공급하고,

Applied Materials는 증착·식각·CMP 등 다양한 장비를 제공한다.

Lam Research는 식각과 증착,

Tokyo Electron은 증착·식각·세정·코터/디벨로퍼,

KLA는 검사·계측 장비를 제공한다.

결국 삼성전자의 반도체 생산라인은 수많은 글로벌 장비기업의 기술이 결합된 결과물이라고 할 수 있다.

삼성전자 반도체의 미래 성장 분야

앞으로 삼성전자에서 주목할 수 있는 분야는 다음과 같다.

HBM

AI 반도체 시장 확대에 따라 고대역폭 메모리 수요가 증가할 가능성이 있다.

차세대 DRAM

미세공정과 새로운 구조를 통해 더 높은 성능과 효율을 확보하는 것이 중요하다.

3D NAND

적층수 증가와 고종횡비 식각·증착 기술이 중요하다.

2나노 파운드리

GAA와 차세대 제조공정을 통해 첨단 로직 반도체 시장에서 경쟁할 수 있다.

첨단 패키징

AI GPU와 HBM을 연결하는 패키징 기술의 중요성이 증가하고 있다.

AI 반도체

메모리와 로직, 패키징을 연결한 종합적인 AI 반도체 생태계 구축이 중요한 성장 분야가 될 수 있다.

삼성전자가 해결해야 할 과제

삼성전자에는 여러 가지 과제가 있다.

첫 번째는 HBM 경쟁력 강화다.

AI 시대가 본격화되면서 HBM은 삼성전자 반도체 사업의 중요한 성장동력이 됐다.

두 번째는 파운드리 수율이다.

첨단 공정에서 안정적인 양산능력을 확보하는 것이 중요하다.

세 번째는 고객 생태계다.

TSMC와 경쟁하려면 세계적인 팹리스 기업들이 삼성전자 파운드리를 적극적으로 활용해야 한다.

네 번째는 첨단 패키징이다.

AI 반도체가 발전할수록 전공정만큼 후공정과 패키징의 중요성이 증가한다.

마무리 – 삼성전자의 경쟁력은 ‘종합 반도체’에 있다

삼성전자를 단순히 메모리 반도체 기업이라고 생각하면 현재의 모습을 제대로 이해하기 어렵다.

삼성전자는 오랜 기간 DRAM과 NAND 분야에서 세계적인 경쟁력을 구축했고, 최근에는 HBM을 통해 AI 시대의 핵심 메모리 시장에서 경쟁하고 있다.

동시에 파운드리에서는 GAA와 2나노 등 차세대 공정기술을 개발하고 있다.

이러한 구조는 삼성전자의 독특한 경쟁력이다.

메모리

파운드리

시스템 반도체

첨단 패키징

을 하나의 기업 안에서 연결할 수 있기 때문이다.

특히 AI 반도체 시대에는 이러한 통합 능력이 중요해질 가능성이 있다.

AI GPU가 아무리 뛰어나도 HBM이 충분한 대역폭을 제공하지 못하면 전체 시스템의 성능이 제한될 수 있다.

또한 GPU와 HBM을 하나의 패키지로 연결하려면 첨단 패키징 기술이 필요하다.

따라서 미래 반도체 경쟁은 단순히,

“누가 가장 빠른 메모리를 만드는가?”

또는

“누가 가장 작은 트랜지스터를 만드는가?”

의 경쟁이 아니다.

앞으로는,

누가 메모리 + 로직 + 제조 + 패키징을 가장 효과적으로 연결할 수 있는가?

가 중요한 경쟁요소가 될 가능성이 있다.

삼성전자는 이 모든 영역을 동시에 가지고 있다는 점에서 독특한 위치에 있다.

물론 TSMC와의 파운드리 경쟁, SK하이닉스와의 HBM 경쟁, NVIDIA 등 주요 고객과의 협력 확대 등 해결해야 할 과제도 많다.

하지만 AI 시대의 핵심인 HBM과 첨단 패키징, 2나노 GAA 파운드리가 모두 중요해지고 있다는 점은 삼성전자에게 새로운 기회가 될 수 있다.

삼성전자를 한 문장으로 정리하면 다음과 같다.

삼성전자는 DRAM·NAND·HBM 같은 메모리부터 GAA 기반 첨단 파운드리와 패키징까지 폭넓은 기술을 보유한 세계적인 종합 반도체 기업이다.

그리고 앞으로 삼성전자의 경쟁력을 판단할 때는 단순히 반도체 매출만 볼 것이 아니라,

HBM 수율, 첨단 DRAM 경쟁력, 2나노 파운드리 수율, 고객 확보, 첨단 패키징 기술을 함께 살펴볼 필요가 있다.

AI 시대가 본격화될수록 삼성전자의 미래는 메모리와 로직을 얼마나 효과적으로 연결하느냐에 달려 있을 가능성이 높다.

핵심 정리

삼성전자는 세계적인 메모리·파운드리 종합 반도체 기업이다.
DRAM은 빠른 데이터 처리를 위한 휘발성 메모리다.
NAND Flash는 데이터를 장기간 저장하는 비휘발성 메모리다.
삼성전자는 DRAM과 NAND 분야에서 오랜 기간 기술과 생산능력을 축적해 왔다.
3D NAND는 메모리 셀을 수직으로 적층해 저장용량을 높이는 기술이다.
HBM은 여러 개의 DRAM 다이를 수직으로 적층해 높은 대역폭을 제공하는 메모리다.
HBM에서는 TSV와 첨단 패키징 기술이 중요하다.
AI GPU의 성능이 높아질수록 높은 메모리 대역폭을 제공하는 HBM의 중요성이 커질 수 있다.
삼성전자는 GAA 기반 차세대 파운드리 기술을 개발하고 있다.
2나노 파운드리에서는 GAA뿐 아니라 수율과 생산 안정성도 중요하다.
삼성전자의 특징은 메모리와 파운드리 사업을 동시에 운영한다는 것이다.
이러한 수직계열화는 메모리·로직·패키징을 연결할 수 있다는 장점이 있다.
반면 파운드리 고객과의 이해상충 우려를 줄이고 고객 신뢰를 확보해야 하는 과제도 있다.
삼성전자는 SK하이닉스와 HBM 시장에서 경쟁하고 있다.
TSMC와는 첨단 파운드리와 패키징 분야에서 경쟁하고 있다.
삼성전자의 장기적인 경쟁력은 메모리 + 파운드리 + 첨단 패키징을 연결하는 종합 반도체 역량에 있다.

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