미국, 대만, 유럽 주도 시스템반도체 ... 수급 안정적인 고성장 산업
설계, 테스트, 교육, 창업 등 정부지원 활용 프로그램 어떤게 있나?
반도체 후공정 패키징 및 테스트 전문기업 하나마이크론이 판교에 시스템 반도체 테스트 지원센터를 만들었다. 다양한 테스터 장비들이 완비돼 웨이퍼 테스트부터 파이널 패키지 테스트까지 지원되며 오랜 경력의 엔지니어가 상주해 프로그램의 개발과 하드웨어 지원, 양산 컨설팅과 관련 교육 지원등이 가능하다고 회사측은 밝혔다.
국내 팹리스 업체 대부분이 재무적 여력이 충분하지 않고 테스트 물량이 상대적으로 소규모이기 때문에 시제품 테스트를 위한 인프라 확보가 어려워 이를 지원하려는 것이 하나마이크론이 시스템 반도체 테스트 지원센터를 운영하는 이유다. 테스터 센터 사용은 하나마이크론 홈페이지(hanamicron.com)를 통해 예약하면 된다.
# 기업이 나설만큼 국내 시스템 반도체 산업의 경쟁력이 부족한가? = DRAM 메모리 반도체는 삼성전자와 SK하이닉스가 세계 시장 점유율 70%를 차지해 글로벌 절대 강자이지만, 시스템반도체 산업의 경우 한국은 변방에 위치한 작은 섬에 불과하다. 삼성전자와 SK하이닉스와 같은 종합반도체(IDM) 회사를 제외하면 우리나라의 시스템반도체 세계시장 점유율은 1% 내외에 불과하다. 삼성전자 조차도 시스템반도체 세계시장 점유율은 3% 안팎으로 추산되며 이 같은 현실을 극복하기 위해 삼성은 2030년까지 시스템반도체에 171조원을 투자할 계획을 가지고 있다.
사진=삼성전자
주문제작 방식인 시스템반도체는 양산 공장없이 설계만 전문으로 하는 팹리스(Fabless) 반도체 기업이 설계하고 이를 파운드리에서 생산하는 구조로 돼 있다. 국내 시스템반도체 산업은 대기업이나 중견기업이 생산을 담당하는 파운드리를 맡고 반도체를 설계하는 팹리스는 중소기업 중심으로 이루어져 있다. 글로벌 팹리스 상위 50위 중에서 국내 기업은 실리콘웍스(15위) 한 곳에 불과한 상황이다. 실리콘웍스는 2014년 LG그룹에 인수됐고 계열분리 후 지난해 6월 LX세미콘으로 사명이 변경됐다.
# 2025년 3389억 달러 시장 ... AI반도체는 연평균 26.5% 급성장 전망 = 지난해 2월 한국수출입은행의 뉴딜산업 분석 보고서에 따르면 시스템반도체 시장은 2019년 2269억 달러에서 2025년 3389억 달러로 연평균 7.6%의 성장이 전망된다. 특히, AI반도체의 시장규모는 2018년 70억 달러에서 2030년에 이르면 1179억 달러까지 급성장 할 것으로 예상된다. 보고서는 "한국이 메모리 반도체 강국이지만 시스템 반도체 세계시장 점유율은 3.2%에 불과해 지난 10년간 정체된 상태"라고 지적했다. 메모리 반도체는 '생산 후 판매 방식'으로 수요와 공급이 어긋날 경우 급격한 시세변동이 발생되는 취약점을 가지고 있다. 특히, 메모리 반도체는 특별한 설계가 필요하지 않아 대규모 설비투자를 통해 가격 경쟁력을 확보할 수 있다면 진입 가능한 시장이다.
반면, 시스템반도체는 컴퓨터의 CPU나 스마트폰용 AP(어플리케이션 프로세서), 이미지센서, 네트워크 통신용 칩과 같이 다양한 분야에서 활용 목적에 맞게 설계된다. '주문형 생산' 특성에 따라 수요와 공급이 비교적 안정적인 시장 구조를 가지고 있다. 특히, 시대적 조류 및 산업적 흐름과 함께 성장하기 때문에 매력적인 분야다.
시스템반도체는 인텔과 퀄컴, 엔비디아와 AMD 등이 글로벌 플레이어로 미국이 절대 강자다. 글로벌 시장의 70% 이상을 지배하고 있다. 미디어텍과 TSMC가 있는 대만이 미국에 이어 시스템반도체 세계 2위. 유럽은 자동차용 시스템 반도체 강자다. 독일 인피니언과 네덜란드의 NXP가 차량용 반도체 부문 세계 1, 2위 기업이고 스위스 ST마이크로가 차량용 시스템반도체 세계 5위 기업이다.
# 국내 팹리스 지원 프로그램 어떤게 있나? = 글로벌 경쟁력을 갖추기에 충분하지는 않지만 정부에서 지원하는 다양한 사업들이 있다. 올해 중소벤처기업부는 ▲국내외 IP 정보를 활용할 수 있는 공동 IP 플랫폼(Common IP Bank) 운영 ▲초급인력 양성을 위한 단기 교육과정 신설 ▲팹리스 창업기업 육성과 실습공간 제공하는 '팹리스 랩허브' ▲ 운전자금 지원을 기존 5억원에서 10억원으로 확대 ▲시설과 장비지원 공공나노팹 강화 ▲시제품 수요 충족을 위한 대전 나노종합기술원과 수원 한국나노기술원의 기능 고도화 등을 추진한다.
특히, 대전에 위치한 나노종합기술원은 최근 12인치 반도체 테스트베드 구축을 완료해 운영에 들어갔다. 삼성전자나 SK하이닉스에서 주로 사용하는 12인치 웨이퍼 테스트베드가 제공된다. 소재 평가와 제작장비 등 10개 장비로 구성돼 있으며 핵심장비 중 하나는 불화아르곤 미세축소 투영시스템이다. 대당 가격이 1000억 원에 달하는 고가의 장비를 200억 원을 들여 국내 한 대기업으로부터 중고 장비를 확보했다. 나노종기원은 향후 20nm급 패턴웨이퍼 제작과 부품 테스트를 지원할 수 있는 추가 장비구축과 공정기술 개발을 추진할 계획이다. 성남시 한국전자기술연구원에 있는 시스템반도체 검증지원센터는 테스트 장비 사용을 지원하며 시스템반도체 양산/개발 테스트 장비까지 구축돼 있다. 성남시 경기기업성장센터에 있는 시스템반도체설계지원센터(ICS)는 시제품 제작과 검증 지원 등을 포함해 시스템반도체 분야 스타트업을 지원한다.
경북대, 광운대, 부산대, 전남대, 충북대와 한양대 등 전국 6개 대학에서는 캠퍼스반도체설계교육센터(IDEC)가 운영되고 있다. 삼성과 현대, LG가 참여하고 KAIST를 중심으로 6개 대학 교수들이 전문인력 양성을 지원한다. 칩 제작이 가능한 환경에서 실습 기회도 제공된다.