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[지식정보] 반도체(메모리/파운드리) 글로벌 흐름

관리자
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중국 반도체 핵심인 칭화유니가 파산을 공식 선언했다. 칭화유니는 YMTC 등 중국 주력 반도체 기업을 포함하여 280여 개에 달하는 관련 계열사를 보유하고 있다. 칭화유니의 상징성과 업계 영향력으로 인해 중국 정부는 조속한 경영 정상화에 나설 전망이며, 미국 제재 강화와 칭화유니의 파산이 겹치며, 중국 반도체는 대내외적인 위기에 따른 방향 조정이 필요하다. 칭화유니 파산으로 한국은 중국과의 반도체 기술 격차를 확대하고 중국시장에서의 영향력을 증대시킬 기회가 생긴다. 하지만 대중(對中) 투자 이슈에 있어 미중사이에서 양자택일 위험이 있다. 

미국은 반도체 지원법을 지렛대로 반도체 제조 생태계 복원에 초점을 맞추고 있다. 미국 내 제조시설의 신규 건설 및 증설을 지원하고, 국가반도체기술센터 설립 등을 통해 차세대 기술의 선제적 확보를 지원할 것을 제안하고 있다. 또한, 미국 내 반도체 제조 생태계 강화를 위해 반도체 제조기반 인프라(전력, 용수 등) 확충 및 소부장(소재ㆍ부품ㆍ장비) 중소기업을 위한 자금을 지원하고, 고용비자(H1B) 쿼터 확대 등 비자(VISA) 개혁을 통해 해외 우수인력을 유치할 것을 제안하고 있다. 동맹국과의 협력을 강화하는 한편, 수출통제 및 외국인투자심의위원회(CFIUS) 기능을 강화함으로써 기술 유출을 방지하는 데 총력을 기울여야 한다고 권고하고 있다.

글로벌 메모리 반도체 시장규모는 20201,226억 달러로 이중 삼성전자와 SK하이닉스 두 기업의 2020년 합산 글로벌 점유율은 71.1%. 20211,417억 달러가 예상된다. 우리 기업은 잘 나가고 있다.

파운드리(반도체 수탁생산) 시장 점유율은 대만 TSMC51.5%, 삼성전자 18.8%. 2023년 시장 규모는 812억 달러로 전망된다. TSMC가 반도체 후공정 R&D 거점을 쯔쿠바시에 설립한다. 산업 공동화를 우려한 일본 경제산업성이 그동안 TSMC와 접촉하여 일본 내 생산거점과 R&D거점 유치에 진력한 결과 절반의 성공을 거둔 것이다.

미국 인텔이 파운드리에서 2025년까지 1나노미터(nm·10억 분의 1m)대 기술을 선보여 업계를 선도하겠다고 발표했다. 그러나 6년 전에도 차세대 메모리 반도체 기술로 시장을 제패하겠다던 인텔의 호언장담이 용두사미로 끝났다. 초미세공정 기술을 단기간에 뛰어넘긴 어렵다. TSMC는 대만 당국의 승인 아래 첨단 초미세공정인 2나노미터(=10억분의 1) 칩 공장을 신설하는 카드로 맞불을 놓았다.

인텔은 시장 3위 글로벌 파운드리(20204분기 6.6% 시장점유)300억 달러에 인수를 추진하고 있다. 그리되면 상황은 달라져, 삼성전자가 바짝 추격당하게 된다. 업계 1TSMC를 뒤쫓는 데 집중했던 삼성전자로서는 인텔의 공격적인 행보까지 겹쳐 압박을 당하게 된다. 삼성전자가 TSMC와 인텔이 펼치는 주도권 경쟁 속에서 밀리지 않으려면 과감한 투자와 발 빠른 실행이 필요하다. 정부의 실질적인 세제 혜택, R&D, 수도권에 협력업체를 포함한 클러스터 단지 조성이 필요하다.

 

자료: 하나산업정보, 2021..07.21, HIF월간 산업 이슈(07)

더스쿠프 http://www.thescoop.co.kr/news/articleView.html?idxno=51151

산업연구원 https://www.kiet.re.kr/kiet_web/main.jsp?sub_num=12&pageNo=1&state=view&idx=57612 일본, TSMC의 반도체 후공정 R&D거점 유치 2021.04.22

산업연구원 https://www.kiet.re.kr/kiet_web/main.jsp?sub_num=9&pageNo=1&state=view&idx=58047 미국의 반도체·배터리 공급망 조사 보고서의 주요 내용과 시사점 제 115 (2021.07.05.)

이데일리 https://www.edaily.co.kr/news/read?newsId=02387846629119112&mediaCodeNo=257&OutLnkChk=Y

아시아경제 https://view.asiae.co.kr/article/2021073112184925861

뉴스1 https://www.news1.kr/articles/?4387146

델코지식정보 https://www.delco.co.kr/   http://www.retailon.kr/on/

 



1. 중국 반도체 핵심 칭화유니 파산으로 중국 반도체 한계 봉착

 

칭화유니의 채권자 휘상은행은 만기 채무상환 및 모든 부채 상환을 위한 자산 부족내용을 중국 법원에 공식 제출하면서, 칭화유니의 파산 선언을 공식화(’21.07.11)했다. 이미 ’2011월과 12월 칭화유니는 두 번의 디폴트 선언으로 경영 위기를 겪었다. 칭화유니는 디폴트 이후 공적자금 지원으로 버텨왔으나, 유동성 한계로 파산을 공식 선언했다.

 

칭화유니는 국립 칭화대학이 설립한 종합 반도체 그룹이다. 중국 국무원이 막대한 지원금을 지원하고 직접 경영에 참여할 만큼 중국 반도체의 상징적 존재다. 칭화유니는 YMTC 등 중국 핵심 반도체 기업을 소유하고 있으며, 중국 정부의 반도체 펀드(24조 원 규모)43%가 칭화유니 반도체 자회사에 투자될 만큼 중국 반도체의 상징이다.

 

’25년까지 자급률 70%를 목표로 추진 중인 중국 반도체는 칭화유니 파산과 미국의 강력한 중국 반도체 산업 제재로 내외부적 위기에 봉착해 있다. 미국은 SMIC 등 중국 반도체 기업을 규제하고 EUV 같은 첨단 장비의 對中 수출을 봉쇄하고 있다.

 

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칭화유니 파산 1차 원인은 무모한 대규모 투자와 유동성 창출 한계에 따른 부채 급증

 

거듭된 해외 기업 인수 실패와 미국의 제재로 칭화유니는 계열사를 통한 대규모 역내 설비 투자에 집중했다. 하지만, 자체 기술력 한계로 뚜렷한 성과 창출에는 실패했다. 반도체 본격 추진을 위해 칭화유니는 미국 메모리 업체 마이크론(’15), 샌디스크 (’16) 인수를 추진했으나, 실패하면서 다수 계열사를 동원한 역내 직접투자 방향으로 선회했다. 이후 수직 계열화와 대규모 투자를 특징으로 하는 한국 반도체 대기업을 모방, 다수의 자 회사를 설립하고 YMTC를 통해 대규모 자금을 낸드플래시에 투자하였으나 격차 극복에 실패했다.

 

또한, 경영 효율보다는 중국 정부의 개발 정책 추종이 우선시되면서, 사업영역의 무분별 확장, 유동성 창출 한계로 악성 부채가 급속히 증가했다. 데이터 센터 등 중국 정부의 중점 사업 분야에도 막대한 자금을 투자하였으나, 그룹 순이익이 500억 원(21.1Q) 아래로 현금창출 능력이 취약, ’19년 이후 채권 발행도 한계에 이르렀다.

 

미국의 광범위한 중국 반도체 산업 제재로 기술 개발과 자금 조달 위기 도래

 

바이든 행정부는 중국의 해외 반도체 기업 인수를 원천 차단하고, EUV(노광장비) 등 첨단 반도체 설비와 자재의 대중 수출을 봉쇄하며, 중국의 반도체 자체 개발 가능성을 억제했다. EUV는 첨단 반도체 생산의 핵심 설비로, 중국 반도체 산업 경쟁력에 필수다.

 

미국이 중국 반도체 기업의 해외 자금 조달 루트를 봉쇄하면서, 다수의 반도체 계열사를 보유한 칭화유니의 자금난이 가속화되었다. 재무부 해외자산통제국은 중국 군산복합체 기업의 직간접 주식 투자를 금지하였다. 여기에는 SMIC 등 중국의 핵심 반도체 기업이 다수 포함되어 있다. 칭화유니가 직접적으로 제재 기업 List에 포함되지는 않았으나, 중국 핵심 반도체 기업의 자금 조달 봉쇄는 280여 개의 관련 계열사를 보유한 칭화유니에게도 치명적 영향을 미쳤다.

 

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자금력과 기술력을 보유한 중국 빅테크 기업이 칭화유니를 인수할 가능성

 

상징성과 업계 위치를 고려할 때 중국 정부는 칭화유니의 조속한 구조조정과 경영 정상화를 추진할 전망이다. ()주도의 경영구조에서도 고민할 것으로 보인다. 중국 정부는 국립 칭화대와 칭화홀딩스를 통해 칭화유니의 독자적 경영 거버넌스를 확보 중이다.

 

경영 효율과 부채 상환이 시급한 칭화유니의 상황을 고려할 때, 기술력과 자금력이 충분한 중국 빅테크 기업이 칭화유니를 인수할 가능성이 높다. 칭화유니는 파산 신청을 앞두고 알리바바바 그룹 등 빅테크 기업과의 협상을 시작했다. 중국 정부의 정치적 압력을 받고있는 마윈 회장은 인수에 적극적일 것으로 보인다.

 

중국 반도체 타격으로 한국 국내 기업 수혜가 예상되지만, 미중 갈등에 따른 리스크는 확대

 

칭화유니 파산과 미국 제재 강화로 중국 반도체의 방향은 첨단 반도체에서 아날로그 반도체 등 올드 테크로 이동하고, 자체적인 원천 기술 확보가 중시될 전망이다. 중국은 미세공정 기업에게 지원을 집중하여 첨단 반도체 생산에 심혈을 기울이고 있다. 그러나 미국 제재로 인한 첨단 장비 확보 한계와 칭화유니 파산으로 방향성 선회가 불가피하다. 결국, 제재 영향력이 낮고 단기성과 창출이 용이한 올드 테크놀로지 반도체로 방향 선회하고, 미국 의존도를 낮추기 위해 중국 독자적인 원천 기술 확보에도 집중할 전망이다.

 

중국 첨단 반도체 타격으로 중국의 추격이 지연되고 한국 반도체에 대한 중국 의존도가 높아질 전망이다. 그러나, 미중 공급망 분리 등 대중 투자 리스크는 더욱 확대될 전망이다. EDA 등 반도체 생산요소는 미국과 동맹국이 주도하고 있어 중국 자체 생태계 조성이 불가피하다. 중국은 자급률 충족을 위해 한국 기업의 역내 추가 투자를 압박할 수 있다. 그러나 미국의 대중 첨단 장비 수출 규제가 더욱 강화될 것으로 보인다. 한국 양자택일은 불가피하다.

 

 

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그동안 중국은 자급률 개선과 미래 시장선도를 목표로 반도체를 추진

 

중국은 AI 등 미래 산업 경쟁력 확보와 지나친 반도체 수입 의존도를 개선하기 위해, 2015년 이래 적극적인 반도체 산업 육성을 추진 중이다. 목표는 20% 미만인 반도체 자급률을 2025년까지 70% 수준까지 개선하고, 3세대 반도체를 개발하여 세계 반도체 생태계를 주도, 미국 의존성을 탈피하는 것이다. 그러나 현황을 보면, 미국의 화웨이 제재(’19) 이후 중국의 반도체 추진은 더욱 가속화되고 있으나, SIMC 등 핵심 기업과 장비 수입 규제, 칭화유니 같은 주력 기업 파산으로 위기 봉착했다.

 

반도체 육성을 위해 중국은 소득세, 자금지원 및 인력 양성에 이르기까지 전방위적인 자국 반도체 산업을 지원 중으로 10년간 170조 원을 투자한다. 소득세는 기업의 초미세 공정 생산을 유도하기 위해, 업력과 미세공정 기술력에 따라 소득세 지원을 차등 적용한다. 소득세 면제는 중국에서도 이례적이다. 투자와 융자에서 정부 주도로 대규모 반도체 빅펀드를 두 차례 조성하였다. 지역별 대규모 프로젝트를 위한 자금지원과 관련 기업의 기업 상장 절차도 간소화했다. R&D와 인력 면에서 설계에 필요한 생산기술과 소프트웨어를 지원하고 중국 독자적인 표준화 생태계 구축에 노력 중이며, 베이징대, 칭화대 등 주요 대학의 학과 개설도 지원하고 있다.

 

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2. 미국 반도체 현황

 

202164, 미국 백악관은 반도체, 배터리, 의약품 및 희토류에 대한 미국 내 공급망

(Supply Chain) 분석과 경쟁력 확보를 위한 정책제언을 담은 보고서를 발표했다. 보고서 이름은 “Building Resilient Supply Chains, Revitalizing American Manufacturing, and Fostering BroadBased Growth”이다.

 

반도체 지원법을 지렛대로 반도체 제조 생태계 복원에 초점을 맞추고 있다. 이 보고서는 반도체를 국가 안보에 필요한 전략품목이자 첨단산업의 주도권을 결정하는 핵심 물리적 기반으로 평가하고 있다. 인공지능, 5G, 첨단무기와 주요 유·무형 인프라의 주도권 경쟁을 위해 반드시 우위를 확보해야 하는 핵심 기반으로 인식한다.

 

미국은 대체적으로, 팹리스 부문의 경쟁력은 월등하나, 첨단(leading edge) 및 범용(mature node) 반도체 제품의 제조기반이 한국, 대만 등 아시아 주요국에 비해 총체적인 열세라고 인식하고 있다. 중국이 WTO 규범을 넘어서는 막대한 보조금을 통해 반도체산업을 육성하고 있으며, 일본, 한국, 대만 등도 기존 반도체 공급망 내에서 반도체 지원정책을 통해 자체 제조기반을 확대하고 있다고 평가하고 있다. 특히, 중국은 2015~2025년 기간 동안 국가집성전로기금(国家集成电路产业投资基金)” 등을 통해 약 2,000억 달러 규모의 중앙정부 보조금을 반도체산업에 투여할 계획이며, 같은 기간 1,450억 달러 규모의 지방정부 보조금도 지원하고 있다고 지적하고 있다.

 

제조 부문의 전반적 열세가 ATP(조립·테스트·패키징) 및 소재 등 공급망의 전반적 약화를 초래했다고 평가하면서, 반도체 주도권 확보를 위해서는 첨단 제조시설 확보가 반드시 필요하다고 평가하고 있다.

 

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미국은 반도체 공급망을 디자인(팹리스)→②제조(파운드리)→③후공정(조립·테스트·패키징)→④소재→⑤제조 장비로 구분한다. 전반적으로 미국 내 자체적인 공급 여력이 불충분하다고 평가하고 있으며, 특히 제조부문을 가장 취약한 섹터로 진단한다. 미 상무부는 자국 내 반도체 제조기반을 확보하기 위해 대규모 지원금과 투자 인센티브를

포함한 7대 정책과제를 제안하고 있다.

 

 

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우선적으로 반도체 지원법(CHIPS for America Act)의 신속 집행을 통해 미국 내 제조시설의 신규 건설 및 증설을 지원하고, 국가반도체기술센터 설립 등을 통해 차세대 기술의 선제적 확보를 지원할 것을 제안하고 있다.

 

또한, 미국 내 반도체 제조 생태계 강화를 위해 반도체 제조기반 인프라(전력, 용수 등) 확충 및 소부장(소재ㆍ부품ㆍ장비) 중소기업을 위한 자금을 지원하고, 고용비자(H1B) 쿼터 확대 등 비자(VISA) 개혁을 통해 해외 우수인력을 유치할 것을 제안하고 있다.

 

동맹국과의 협력을 강화하는 한편, 수출통제 및 외국인투자심의위원회(CFIUS) 기능을 강화

함으로써 기술 유출을 방지하는 데 총력을 기울여야 한다고 권고하고 있다.

 

3. 메모리 반도체 시장

 

세계 반도체 시장이 슈퍼사이클(초호황)로 들썩이던 2018. 한국 반도체의 양대 산맥 삼성전자와 SK하이닉스는 나란히 사상 최대 실적을 기록했다. 그해 반도체 수출액도 사상 처음으로 1000억 달러를 넘어섰다.

 

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2021년에도 반도체 시장에 다시 슈퍼사이클이 도래할 것이란 전망이다. 지금 반도체 품귀 현상이 심각하다. 코로나19 국면에서 억제됐던 소비가 급증하고, 주춤했던 세계 공장들이 가동률을 끌어올리면서 반도체가 귀해졌다. AI, 사물인터넷(IoT), 자율주행차 등 반도체가 필요한 미래 산업이 빠르게 진화하고 있다는 점에서 반도체 수요는 더욱 증가한다.

 

세계 시장조사기관들도 2021년 반도체 시장 성장률 전망치(전년 대비)를 상향 조정했다. 세계반도체무역통계기구(WSTS)는 기존 10.9%였던 성장률 전망치를 19.7%, IC인사이츠는 12.0%에서 두 차례나 조정한 끝에 24.0%로 끌어올렸다.

 

그중 메모리반도체의 성장세가 가파를 것으로 전망했다. WSTS는 메모리반도체 시장이 올해 31.7% 성장할 것으로 내다봤는데, 기존 전망치인 7.6%보다 무려 24.1%포인트나 상향 조정했다. IC인사이츠도 반도체 시장을 크게 메모리반도체, 로직 반도체, 아날로그 반도체로 나누고 각각의 성장률을 32.0%(D41.0%ㆍ낸드플래시 22.0%), 24.0%, 25.0%로 전망했다.

 

로직 반도체와 아날로그 반도체는 모두 시스템반도체의 일종이다. 로직 반도체는 연산 기능을 수행하는 반도체다. 중앙처리장치(CPU)ㆍ그래픽처리장치(GPU) 등이 여기에 속한다. 아날로그 반도체는 빛ㆍ소리ㆍ온도 등 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 반도체를 말한다. 자동차의 차선이탈경보장치에 쓰이는 이미지센서(CIS)가 대표적인 아날로그 반도체다.

 

시장조사기관 D램익스체인지에 따르면, 서버용 D(DDR4 32GB) 가격은 2020년말 110달러에서 20216147달러로 치솟았다. 모바일용 D(LPDDR4 8GB)은 같은 기간 27.6달러에서 30.2달러로, PCD(DDR4 8Gb)2.9달러에서 3.8달러로 뛰었다. 2.4달러였던 낸드플래시(256Gb TLC) 가격도 2.6달러로 올랐다.

 

예상대로 메모리반도체 시장이 살아나면 한국 반도체로선 엄청난 호재를 만난다. 삼성전자, SK하이닉스 등이 메모리반도체 패권을 거머쥐고 있어서다. 그런데 한국 반도체를 둘러싼 시선은 슈퍼사이클에 즐거운 비명을 질렀던 2018년과 사뭇 다르다. 기대보단 우려의 목소리가 더 크다.

 

그 이유로 미국 마이크론이 최근 14나노미터 4세대 D램을 양산하는 데 성공했다고 발표했다. 이런 우려는 최근 불거진 삼성전자 위기론에서 기인하고 있다. 그동안 삼성전자는 메모리반도체 시장에서 미국 마이크론 등 후발업체가 넘볼 수 없을 정도의 투자를 통해 독보적 1위를 유지하겠다는 초격차 전략을 써왔다. 하지만 최근 들어 초격차 전략이 흔들리고 있다. 멀찌감치 따돌리려던 경쟁업체들의 기술력이 되레 턱밑까지 쫓아왔기 때문이다.

 

우려를 키운 건 마이크론이다. 이 회사는 최근 세계 최초로 14나노미터(1나노미터는 10억분의 1m) 4세대 D램을 양산했다고 발표했다. 삼성전자가 생산 중인 15나노미터 D램보다 한 단계 높은 기술이다. 마이크론은 지난해에도 176단 낸드플래시를 양산하는 데 성공했다고 밝혔는데, 이 역시 삼성전자의 128단 낸드플래시보다 앞선 기술이었다. 신기술을 선점해왔던 한국이 미국 마이크론에 선수를 내준 셈이다.

 

일부에선 삼성전자와 후발주자들 간의 시장 점유율 격차가 좁혀졌다고 보고 있다. 시장조사기관 옴디아에 따르면 2016D램 시장 1위 삼성전자와 3위 마이크론의 점유율은 각각 46.6%, 20.4%였다. 26.2%포인트에 달했던 두 기업의 점유율 차이는 4년 만인 지난해 18.2%포인트로 좁혀졌다. 삼성전자의 시장 점유율이 41.7%로 떨어지고, 마이크론이 23.5%로 올라서면서다.

 

낸드플래시 상황도 비슷하다. 같은 기간 삼성전자와 2위 키옥시아(전 도시바메모리)의 점유율 격차는 19.0%포인트에서 15.0%포인트로 줄었다. 심지어 최근 새어 나온 마이크론의 키옥시아 인수설이 현실화하면 삼성전자와의 격차는 단숨에 3.6%포인트로 좁혀진다. 한국 메모리반도체를 둘러싸고 위기설이 불거질 만한 이유들이다.

 

그러나 이는 우려로 끝날 수가 있다. 삼성전자와 후발주자들 간 시장 점유율 격차가 좁혀진 건 이번이 처음은 아니다. 2014년엔 삼성전자(40.4%)와 마이크론(24.6%)D램 시장점유율 격차가 15.8%포인트로, 2018.2%보다 더 적었다. 낸드플래시 시장 점유율도 마찬가지다. 2014년 삼성전자(28.4%)와 키옥시아(22.1%)의 점유율 차이는 6.3%포인트에 불과했다. 2015.0%포인트보다 8.7%포인트나 좁은 간극이다.

 

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SK하이닉스를 넣으면 국내 메모리반도체의 상황은 완전히 달라진다. 두 기업의 20년 합산 점유율은 71.1%201672.2%와 큰 차이가 나지 않는다. 2020년 삼성전자의 시장 점유율은 줄었지만 SK하이닉스의 시장 점유율이 오른 덕분이다. 더구나 인수ㆍ합병(M&A)에 나선 기업은 마이크론만이 아니다. SK하이닉스도 인텔의 낸드플래시 사업부 인수를 추진 중이다.

 

반도체 시장의 시장 점유율은 기간별로 달라진다. 후발주자의 거센 추격에 긴장해야 하는 건 맞지만, 당장 위기설을 말할 단계는 아니다. 마이크론이 삼성전자에 앞서 차세대 제품의 양산 소식을 알린 것도, 한국 기업들이 더 분발해야 하는 상황이지만, 그것만으로 경쟁 구도가 뒤바뀌진 않는다. 양산을 시작했다고 해서 당장 제품이 시장에 공급되는 건 아니다. 상당한 시간이 걸려, 이는 사실상 마케팅 측면이 강하다. 이전까지는 통상 삼성전자가 먼저 차세대 반도체 소식을 알렸다. 그동안의 투자 상황만 보면 삼성전자가 되레 더 공격적이다. 마이크론의 발표가 실제 경쟁력 차이로 이어질지는 미지수다. 양산은 마이크론이 빠를지 몰라도 셀 크기, 접목 기술 등에서 (삼성전자와 마이크론 제품 간엔) 확실한 차이가 있다.

 

반도체 역할은 커지고 반도체를 둘러싼 패권전쟁은 가속화하고 있다. 한국 반도체를 둘러싼 우려의 목소리가 커지는 것도 그 때문이다. 한국 반도체가 강점 있는 메모리반도체에선 후발주자의 추격을 경계하고, 경쟁력이 부족한 비메모리반도체에선 분발해야 하는 게 당연하다. 지금은 냉철한 분석과 적절한 대응 전략이 필요한 때다.

 

4. 파운드리 반도체 시장

 

일본이 TSMC의 반도체 후공정 R&D거점을 유치

 

파운드리 세계 최강자인 대만 TSMC가 반도체 후공정 R&D거점을 쯔쿠바시에 설립하기로 합의하였다고 20212월 발표하였다. 일본의 산업 공동화를 우려한 경제산업성이 그동안 TSMC와 접촉하여 일본 내 생산거점과 R&D 거점 유치에 진력한 결과 절반의 성공을 거둔 것이다.

 

그동안 경제산업성은 일본의 반도체 재료 및 제조 장비의 높은 기술력을 무기로 TSMC의 일본 유치에 전력을 기울여왔다. 반도체 제조공정은 웨이퍼기판 위에 회로를 그려 넣는 전공정과 회로를 칩으로 패키징하여 제품화하는 후공정으로 나누어진다. 종래 반도체업계의 전공정 분야 기술경쟁은 주로 웨이퍼 위 IC선폭의 미세화에 초점이 있었다. 그러나 미세화 기술은 점차 한계점에 도달하고 있다.

 

따라서 반도체의 고성능화, 비용 절감을 추구하는 게임 체인저를 모색하게 되었다. 여기에 부응하여 등장한 것이 후공정 분야의 3D실장 (實裝) 기술이다. 이는 칩 3개를 3차원으로 응축시켜 계속 쌓아 올려 불필요한 전력 낭비를 줄이는 방식이다. 에너지효율 제고를 통해 반도체의 비용 대비 성과를(cost performance) 높이는 것이다. 이는 탄소 중립 사회의 시대적 흐름에도 부합한다.

 

TSMC는 이미 대만에서 3D실장(實裝)기술에 대한 연구를 추진 중이다. 일본에도 관련 기술의 독자적 노하우를 가진 기업이 존재한다. 재료분야에서는 쇼와덴코(昭和電工)머티리얼(히다치 가세이), JSR, 이비덴, 신코(新光)전기공업이 있다. 제조장비 분야에서는 우시오전기, 캐논, 디스코, 도쿄정밀 등이 있다. TSMC는 쯔쿠바에서 3D IC의 재료연구 수행을 희망하고 있다. 경제산업성은 TSMC 유치 관련하여 일본의 장치 및 재료업체과 함께 후공정에서 3차원·고밀도 실장을 위한 재료기술과 제조 장비 개발 프로젝트를 출범시켰다.

 

가전, PC, 스마트폰 등 대형 수요산업이 일본 내에 존재하지 않는 상황에서 향후 TSMC가 제조거점을 일본에 설립할 유인은 크지 않다. 따라서 조만간 TSMC의 제조거점을 일본 내에 유치는 쉽지 않을 것이다.

 

일본 최대의 반도체 장비업체인 도쿄일렉트론은 연구개발과 제조를 오직 일본 내에서만 하는 동시병행생산(concur- rent engineering)을 수행하고 있다. 일본에만 4개의 생산공장을 보유하고 있고, 이직률이 겨우 1%인 이런 경쟁력 있는 반도체 장비업체가 일본에 존재하는 한, 향후 TSMC 등과 보다 차원 높은 기업 간 협력 관계 방향으로 갈 가능성이 있다.

 

미 반도체인텔의 파운드리 `선전포고

 

인텔이 파운드리(반도체 수탁생산) 분야에서 2025년까지 1나노미터(nm·10억 분의 1m)대 기술을 선보여 업계를 선도하겠다고 발표를 하였다. 이에 2030년 파운드리 세계 1위가 목표인 삼성전자는 TSMC와 인텔 사이에 낀 샌드위치신세가 될 수 있다. 그러나 6년 전 차세대 메모리 반도체 기술로 시장을 제패하겠다던 인텔의 호언장담이 용두사미로 끝났던 만큼, 수년간 축적한 삼성전자의 초미세공정 기술을 단기간에 뛰어넘긴 어렵다는 분석도 나온다.

 

인텔은 202172620227나노, 20233나노, 20242나노, 20251.8나노 반도체를 생산해 글로벌 기술 리더십을 확고히 하겠다고 밝혔다. 인텔은 20213월 파운드리 사업 진출을 선언한 이후 TSMC와 삼성전자에 대한 추격의 고삐를 바짝 죄고 있다. 인텔은 극자외선(EUV) 반도체 장비 독점 공급업체인 ASML과 협업해 차세대 EUV 장비를 최초 도입하고, 파운드리 고객사로 퀄컴과 아마존을 확보했다고 공개했다.

 

중앙처리장치(CPU) 등 시스템반도체 세계 1위 인텔이 파운드리 영토 확장을 본격화하면서, 삼성전자의 위기감도 커지고 있다. 인텔의 파운드리 기술이 TSMC와 삼성전자 등에게 모두 위협이 될 수 있다.

 

삼성전자의 3나노 게이트올어라운드(GAA) 양산이 기존 계획 대비 지연돼 당분간 TSMC가 로직, 파운드리 공정 우위를 유지할 것으로 보인다. 인텔의 로드맵이 지연없이 원활히 진행될 경우 2025년부터 TSMC보다 기술적 우위를 차지할 수 있다.

 

하지만 인텔은 6년 전인 20157, D램 메모리 업계 3위인 마이크론과 손잡고 내놓았던 차세대 메모리 반도체가 실패했던 사례가 있다. 당시 인텔은 속도가 빠르지만, 전원이 끊기면 데이터가 사라지는 휘발성 메모리인 D램과 비()휘발성으로 안정적 저장이 가능한 낸드플래시의 장점을 모두 결합한 ‘3D 크로스X 포인트를 선보였다. 인텔은 기존 솔리드스테이트드라이브(SSD)보다 1000배 빠른 차세대 메모리라며 새로운 비휘발성 메모리 기술 혁신이 메모리 및 스토리지 솔루션 분야의 업계 판도를 완전히 바꿔놓게 될 것이라고 공언했었다.

 

그러나 인텔이 신기술을 적용해 20174월 출시한 옵테인 메모리는 시장에서 별다른 주목을 받지 못했다. 이후 인텔과 합작했던 마이크론은 올 33D 크로스X 포인트 사업을 접고 말았다. 반도체는 기술 개발 못지않게 양산 능력이 중요한데 인텔이 단기간에 안정적인 수율(양품 비율)7나노 이하 초미세공정에서 삼성전자를 역전 가능성은 낮다. EUV 공정 기반으로 초미세공정에서 수년간 기술력을 쌓아온 삼성전자가 양산 능력에선 인텔보다 한 수 위로 쉽게 역전당하진 않을 것이다.

 

다만 인텔은 시장 3위 글로벌 파운드리(20204분기 6.6% 시장점유)300억 달러에 인수를 추진하고 있다. 그리되면 상황은 달라진다. 삼성전자가 바짝 추격당하게 된다.

 

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선전포고 인텔, 응수하는 TSMC·아래 치이는 삼성전자

 

미국 종합반도체 인텔이 4년 안에 파운드리(반도체 위탁생산) 선두를 차지하겠다는 의욕을 내비친 가운데, TSMC는 대만 당국의 승인 아래 첨단 초미세공정인 2나노미터(=10억분의 1) 칩 공장을 신설하는 카드로 맞불을 놓았다. 업계 1TSMC를 뒤쫓는 데 집중했던 삼성전자로서는 인텔의 공격적인 행보까지 겹쳐 압박감을 느끼게 됐다.

 

인텔이 칩 생산에서 주도권을 쥐겠다고 발표한 지 하루만인 2021728, 대만 당국이 TSMC2칩 공장 신설 계획을 승인했다. 2022년 초 공장 건설을 시작하고 2023년까지 생산설비 설치를 시작할 수 있는 길이 열린 셈이다. 2이하 기술 수준의 초미세공정을 언급하며 추격을 선언했던 인텔의 선전포고에 맞불을 놓은 것이다.

 

첨단공정 경쟁력을 바탕으로 파운드리 시장에서 점유율 확대를 모색하고 있는 삼성전자에는 위협 내용이다. 두 경쟁사 모두 자국 정부의 전폭 지원을 받는 점도 부담이다. 인텔은 바이든 미국 행정부의 지원에 이어, 최근 유럽연합(EU)과 유럽 내 반도체 공장 건설을 위한 보조금 지원 논의를 진행하고 있다.

 

삼성전자는 현재 미국 반도체 공장 신·증설 등 관련 투자가 더딘 상황이다. 인텔이 초미세 공정을 통해 경쟁에 뛰어든다면 글로벌 시장의 50% 이상을 차지하는 자국 팹리스 업체의 지원을 받을 수 있고, 이 경우 삼성전자의 시장 점유율에도 영향을 줄 수 있다. 그러면서 삼성전자도 TSMC와 인텔이 펼치는 주도권 경쟁 속에서 밀리지 않으려면 과감한 투자와 발빠른 실행이 필요하다.

 

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5. 우리 정부의 대응

 

정부는 반도체·미래자동차·바이오헬스 등 이른바 'BIG3 산업' 육성 발전을 위해 202142000억원 수준에서 20225조 원 이상으로 재정 지원을 확대한다. 반도체·배터리·백신 등 3대 국가전략기술 연구개발(R&D) 및 시설투자에 대해 세제 지원을 대폭 확대하는 세법개정안을 이번 정기국회에서 처리한다. 하지만 신속 투자 유도 차원에서 하반기 투자분부터 조기 적용한다.

 

반도체 초순수(ultra pure water) 생산 국산화 기술개발 추진방안'에 대해선 2025년까지 반도체 초순수를 통한 생산을 설계 100%, 시공은 60% 국산화를 추진한다. 반도체 산업은 타 산업에 비해 공업용수 수요가 크다. 산업별 공업용수 1일 사용량은 금속제조가 5, 화학이 10인데 비해 반도체는 20.

 

하지만 수도권 과밀억제 정책에 의해 수도권에 공장 신증설이 어렵다. 하이닉스의 경우 용인에 120만 평 공장을 어렵게 확보해 추진 중이나 각종 인허가 절차로 인해 늘어져, 2년이 지나도 착공도 못하고 있다. 대만이나 미국의 경우는 2년이면 생산을 시작한다. 또한, 인근에 협력업체 단지가 60만 평이 추가로 필요하나, 과밀억제로 단지 조성이 불가능하다. 우리 내부적인 문제로 글로벌 경쟁력을 잃을 수 있는 상황을 우리 스스로 만들고 있다.

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