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반도체 산업은 제조 공정에 따라 R&D, 설계(디자인), 생산, 조립(패키징), 테스트로 이뤄지며, 위 과정을 종합적으로 담당하는 종합 반도체 기업(IDM)과 특정 단계를 전문적으로 담당하는 단계별 전문기업으로 구성된다.
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반도체 공부하기 2 – 반도체 산업 구조 (팹리스, 파운드리 등)
반도체 산업 구조에 대해서 알아보고자 합니다. 반도체 산업은 크게. – 설계에서 생산까지 전 과정을 책임지는 종합 반도체 회사(IDM).
Source: lazymoon1027.tistory.com
Date Published: 10/17/2022
View: 2837
반도체 산업의 구조 알아보기 (메모리반도체, 시스템반도체)
반면 낸드플래시 메모리는 전원이 꺼져도 데이터를 저장할 수 있는 비휘발성 메모리입니다. 메모리 반도체 중 디램 산업은 삼성전자와 SK하이닉스의 …
Source: ddol2freedom.tistory.com
Date Published: 4/9/2021
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반도체 파헤치기 下 한눈에 보는 반도체 기업의 종류와 역할!
이러한 반도체 기업들은 반도체 산업 내에서 각자 하는 역할이 조금씩 … 따라서 반도체 구조가 복잡한 비메모리(시스템) 반도체의 경우는 설계나 …
Source: www.samsungfundblog.com
Date Published: 7/19/2022
View: 2845
반도체 산업 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전
반도체 산업(半導體 産業, 영어: semiconductor industry)은 반도체 설계 및 제조에 종사하는 기업들로 구성된 산업이다. 반도체 산업은 1960년 경에 반도체 소자 제조 …
Source: ko.wikipedia.org
Date Published: 7/28/2021
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반도체산업 구조 – 네이버 블로그
반도체산업 구조 … 기업유형에 따른 산업 분류 ① IDM (Integrated Device Manufacturer) * 반도체 설계와 제조를 동시에 하.
Source: blog.naver.com
Date Published: 4/14/2021
View: 1804
반도체산업의 구조와 발전방향 – KIET 산업연구원 – 연구보고서
당해 연도의 연구 방향 및 중점 연구목표를 달성하기 위해서 수행하는 연구원의 대표 보고서. 표지. 반도체산업의 구조와 발전방향 원문 미리보기원문 다운로드 …
Source: www.kiet.re.kr
Date Published: 4/1/2022
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[반도체 톺아보기]① 반도체는 왜 ‘산업의 쌀’일까 – 오피니언뉴스
무어의 법칙’ 넘어선 반도체 산업 비약적 발전 … 변화가 없어 특정 산업의 호·불황에 크게 영향을 받지 않는 안정적 시장구조를 특징으로 한다.
Source: www.opinionnews.co.kr
Date Published: 5/20/2022
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[기획] 세계 반도체 산업 지배하는 아시아 파워 – 테크월드뉴스
미국·유럽은 설계, 아시아는 제조로 양분된 반도체 산업 구조가 형성된 것이다. 아시아 반도체 4강(한국, 대만, 일본, 중국)은 제조(파운드리)와 …
Source: www.epnc.co.kr
Date Published: 8/27/2022
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주제에 대한 기사 평가 반도체 산업 구조
- Author: 지식링크
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- Date Published: 2020. 10. 6.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=_lCvfytMFdo
시스템 반도체 주목해야 하는 이유, ‘산업구조’에 있다
헬로티 서재창 기자 |
시스템 반도체가 핵심 산업으로 떠오르고 있다. 전 세계 산업은 4차 산업혁명으로 시작해 코로나19라는 굵직한 패러다임을 관통하며 변화에 변화를 거듭하고 있다. 이 가운데 시스템 반도체는 산업 분야를 막론하고 변화의 불씨를 당기는 기초 단위로서 주목받고 있다. 이미 주요 국가들은 시스템 반도체 시장을 선도하기 위한 장기 계획을 추진하고 있다.
시스템 반도체의 부상
4차 산업혁명과 코로나19는 전 산업 분야에 디지털 전환을 가속화했다. 이로 인해 산업 구조가 재편됨에 따라, 데이터 관련 산업은 호황을 누리게 됐다. 특히 AI를 중심으로 데이터 수집·저장·처리에 필요한 소프트웨어 및 하드웨어를 연결하는 프로세스는 필수가 되고 있다.
관건은 대량의 데이터 수집과 처리가 가능한 기술이 필요하다는 것인데, 이를 실현하는 기술이 바로 반도체와 AI 알고리즘이다. AI 알고리즘은 관련 기술이 오픈소스로 공유되고 있으며, 데이터 규제에서 자유롭다는 장점이 있다.
반면 데이터 처리를 위해 필요한 하드웨어는 미국과 대만, 중국 등 주요 선도국가에서 강세를 보인다. 이에 우리나라를 비롯한 세계 각국에서도 데이터를 처리하는 핵심 하드웨어인 시스템 반도체 개발을 추진하고 있다.
한국수출입은행에 따르면, 시스템 반도체 시장은 연평균 7.6%로 성장 중이며, 2025년 3389억 달러에 달할 것으로 전망된다. 미국은 인력, 기술, 자본 등 인프라가 골고루 발달한 전통적인 시스템 반도체 강국으로, 세계 시장의 60% 이상을 차지한다. 중국은 ‘중국 제조 2025’를 시작으로 반도체 굴기를 통해 추격 속도를 높이고 있다.
반도체 산업 생태계 알아보기
반도체 산업은 제조 공정에 따라 R&D, 설계(디자인), 생산, 조립(패키징), 테스트로 이뤄지며, 위 과정을 종합적으로 담당하는 종합 반도체 기업(IDM)과 특정 단계를 전문적으로 담당하는 단계별 전문기업으로 구성된다. 메모리 반도체는 데이터를 기억 및 저장하는 반도체로 삼성전자와 SK하이닉스와 같은 IDM 기업이 전 세계 메모리 반도체 분야 70%를 점유 중이다.
반면, 시스템 반도체는 각 단계별로 강점을 보유한 기업이 등장하고 있는데 설계 담당인 칩리스(IP), 팹리스, 설계와 생산을 연결하는 디자인 하우스, 생산을 담당하는 파운드리, 패키징 등 후공정 중심의 OSAT 등으로 나눠진다.
시스템 반도체 공정이 분화된 이유는 표준 제품 중심의 범용 양산 시장이 대상인 메모리 반도체와 달리 시스템 반도체는 통신, 자동차 등 용도와 산업 분야에 따라 특화된 시장을 형성하고 있기 때문이다. 이와 함께 시스템 반도체는 다품종 소량생산이 가능하다는 점과 데이터 경제로 전환된다는 특징이 있다.
오늘날 메모리 반도체는 기술이 발전함에 따라 가격 경쟁력 단계로 접어들었으나 시스템 반도체는 시장에 따라 수요가 다를 뿐더러 설계 기술력과 우수한 설계 인력으로 차별화된 경쟁력을 갖출 수 있다. 무엇보다 시스템 반도체가 주목받는 이유 중 하나는 시장의 크기다.
시스템 반도체 시장은 메모리 반도체 시장 대비 2배 이상 크다. 이는 데이터 처리 제품이 자동차, 전자제품 등으로 확장되면서 수요처가 다변화되고 수요에 따른 맞춤 생산이 가능해져 수요 의존도를 낮추게 되기 때문이다.
특히 2025년 이후 자동차용 반도체 수요가 큰 폭으로 성장할 것으로 전망되면서 시스템 반도체가 우리나라의 주력산업 경쟁력을 좌우할 것으로 보인다. 가전제품과 ICT 제품이 발달한 국내 산업구조를 고려했을 때 우리나라는 시스템 반도체가 성장할 수 있는 배경을 갖춘 셈이다.
‘잠재력은 충분’ 그렇다면 2022년은?
전 세계 시스템 반도체 시장 규모는 지난 2020년 2665억 달러에서 2022년 2907억 달러로 연 평균 4.5% 성장을 기록하고 있다. 시스템 반도체는 8000여 종의 제품, 다양한 수요산업, 파운드리 확대로 메모리 반도체와 달리 가격 및 투자 변동성이 낮다. 또한, 기업마다 특정 전방산업에 특화돼 산업별 수요 전망에 근거한 팹 가동률, 위탁 생산량 등으로 조정된다.
생산 영역인 파운드리는 시스템 반도체 시장성과 연결된다. 트렌드포스의 조사에 따르면, 지난해 3분기 전체 파운드리 시장 매출의 97％를 차지하는 상위 10대 기업의 올해 3분기 매출은 272억7700만 달러를 기록하며 전 분기보다 약 12% 성장세를 보였다.
전 세계 파운드리 매출은 2019년 3분기부터 9분기 연속 최대 규모를 경신하고 있다. 한국수출입은행에 따르면, 파운드리 고객사 중 팹리스 비중은 87%며, 2020년 상위 10개 팹리스 매출은 전년 대비 26.4% 성장을 기록하며 파운드리 수요를 견인했다.
다수 IDM 기업이 설비 투자 부담 등으로 팹 라이트 전략을 취함에 따라, 파운드리 시장은 성장할 것으로 보인다. 또한, 테슬라, 구글 등 반도체 수요기업은 자사 수요를 기반으로 제품 개발 주도권 확보, 사용자 경험 차별화 등을 위해 반도체 자체 개발을 추진할 계획이다.
이뿐 아니라 트렌드포스는 5G, IoT 등과 관련된 반도체 수요 증가로 파운드리 공급 부족 상황이 이어질 것이며, 이를 통해 파운드리 시장의 매출 증가가 계속될 것으로 전망했다.
한편, TSMC와 삼성전자는 2020년부터 5나노 제품을 생산할 예정이며, 후발주자들은 7나노 투자를 포기함에 따라 두 기업의 행보가 더욱 주목된다. TSMC와 삼성전자는 2021년부터 2024년까지 매출의 30% 이상을 첨단 공정 파운드리 중심으로 투자할 계획이다.
TSMC의 투자 규모는 2020년 177억 달러에서 2021년부터 2023년까지 1000억 달러로 증가, 2021년 투자비는 약 280억 달러로 전년 대비 약 63% 확대를 추진했다. 삼성전자의 파운드리 투자 역시 2021년 12조 원으로 전년 대비 50% 이상 증가한 것으로 알려졌다.
2021년 3월 인텔은 파운드리 시장 재진출을 발표했으나 첨단 공정으로 이르는 과정에 시간이 소요될 것으로 보인다.
반도체 공부하기 2 – 반도체 산업 구조 (팹리스, 파운드리 등)
반도체 산업 구조에 대해서 알아보고자 합니다.
반도체 산업은 크게
– 설계에서 생산까지 전 과정을 책임지는 종합 반도체 회사(IDM)
– 반도체 설계가 전문화되어 있는 팹리스 회사
– 종합 반도체 회사나 팹리스 회사에서 위탁받아 반도체 제작만을 전문적으로 하는 파운드리 회사
로 구성되어 있습니다.
아래에서 차근차근 알아보도록 하겠습니다.
1. 종합 반도체 기업 (IDM)
모든 반도체 생산 공정을 종합적으로 갖춘 기업을 뜻합니다. 한 회사가 설계, 생산, 조립, 유통까지 전반적인 모든 일을 수행합니다. 우리나라의 삼성전자, SK하이닉스 등이 대표적입니다.
2. 팹리스 (Fabless)
팹리스는 반도체를 만드는 생산시설 없이 뛰어난 아이디어를 제품으로 구상, 설계하는 기업입니다.
대표적인 팹리스 기업으로는 미국의 Qualcomn, Broadcom, Nvidia 등이 있습니다.
팹리스 업체 매술액 순위
3. 파운드리 ( Foundry)
팹리스가 설계, 개발한 반도체 생산을 위탁받아 제조하는 사업형태를 파운드리라고 합니다.
반도체 생산을 위해서는 수조 원 대의 막대한 시설 투자비용이 들고 고도의 생산기술이 필요해 반도체를 개발하는 모든 회사들이 반도체를 생산하기는 어렵습니다. 파운드리는 이러한 수많은 팹리스 기업의 생산기지 역할을 합니다.
대표적인 파운드리 기업으로는 삼성전자, 대만의 TSMC를 들 수 있습니다.
파운드리 업체 매출액 순위 파이낸셜뉴스
4. 반도체 국가별 주요 업체 현황
출처 : 유진투자증권
반도체 산업의 구조 알아보기 (메모리반도체, 시스템반도체)
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안녕하세요. 똘이 아부지입니다.
반도체 관련 업종에서 일을 하고 반도체 관련 회사에 투자를 하며 반도체와는 끊을 수 없는 운명?을 맞이한 저에게 있어, 전반적인 반도체에 대한 지식과 시장의 움직임을 이해하는 것은 필수적이라 보고 있습니다. 게다가 연일 추락?하는 삼성전자를 보며, 국내 시총 1위 기업에 믿고 투자한 이웃분들 그리고 소액 개미분들의 마음이 착잡한 요즘 조금이나마 공부를 하며 마음을 달래보고자 합니다….
이번 포스팅은 우리가 많은 관심을 가지고 있지만서도 자세히는 몰라왔던 반도체 산업과 그 구조에 대해 간략히 알아보도록 하겠습니다.
반도체 산업
반도체 산업은 크게 메모리 반도체와 시스템 반도체로 나눌 수 있습니다. 세계 명실상부한 1위의 자리를 차지 하고 있는 메모리 반도체에 경우 과거부터 많은 뉴스를 접하며 우리에게 익숙할 것이라 생각합니다. 시스템 반도체의 경우 최근 5G와 인공지능 사업의 낙관적인 전망 속에 최근 많은 투자자들의 부각을 받으며 관심도가 커지고 있는 분야입니다.
간단히 메모리 반도체는 일시적 혹은 영구적인 정보를 저장하는 용도로, 시스템 반도체는 정보를 처리하기 위한 반도체라 이해하면 쉽습니다. 또한 메모리 반도체와 시스템 반도체에 따라 기업을 구분해 볼 수도 있습니다. 그럼 이에 대한 자세한 내용을 아래에서 알아보도록 하겠습니다.
메모리 반도체 vs 시스템 반도체
메모리 반도체
메모리 반도체의 경우 설계부터 최종 완제품 생산까지 자체적으로 수행하는 기업이 주로 포진해 있습니다. 우리는 이러한 기업을 IDM(Intergrated Device Manufacturer)라고 부릅니다. IDM은 소품종 대량생산에 적합하며 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론, 키오시아(이전에 도시바) 같은 기업들이 포진해 있습니다.
메모리 반도체는 작업 할 때 사용되는 디램과 데이터를 저장하는 낸드로 나누어 볼 수 있습니다. 디램은 단기간 작업한 내용들을 기억하고 속도가 빠른 반면 전원이 꺼지면 내용이 모두 사라지는 휘발성 메모리입니다. 반면 낸드플래시 메모리는 전원이 꺼져도 데이터를 저장할 수 있는 비휘발성 메모리입니다.
메모리 반도체 중 디램 산업은 삼성전자와 SK하이닉스의 점유율이 70%에 달하며 미국 마이크론과 함께 3강 체제를 유지하고 있습니다. 한국과 미국 모다 자국내에서 제품을 생산하고 있으며, 꾸준한 기술 격차를 통해 경쟁 업체들의 진입 장벽을 높게 만들고 있습니다.
DRAM 매출 점유율 (출처 : Statista)
반면 낸드의 경우는 상황이 조금 다릅니다. 6개의 기업이 치열한 경쟁을 펼치고 있으며, 중국의 경우 칭화유니그룹의 YMTC가 추가로 시장에 진입까지하려고 했습니다. 하지만 최근 낸드에서 5~6위를 하던 SK하이닉스가 인텔의 낸드 사업 부문을 인수하며, 순식간에 2위로 올라서게 됩니다. 반면 과거 낸드 시장에서 강한 면모를 보여주던 키오시아와 WDC는 이로 인해 입지가 흔들리고 있으며, 진입을 준비하였던 YMTC도 칭화유니그룹이 재정적 위기를 맞게되며 전망이 좋지는 않은 상황입니다.
시스템반도체
시스템 반도체 업체들은 개별 제품 고유의 기능을 설계에 반영하여 다양한 반도체를 제작합니다. PC의 뇌를 담당하는 CPU, 모바일에 들어가는 AP와 통신모뎀, 이미지센서 등이 모두 시스템반도체에 해당하며, 알려진 시스템반도체 제품만 하더라도 8,000개에 달합니다.
이렇게 다양한 시스템 반도체는 메모리와 다르게 사업이 분업화 되어 있습니다. 제조는 직접하지 않고 설계만 전담하는 팹리스(Fabless), 설계업체로부터 위탁 받아 생산만 전문적으로 하는 파운드리(Foundry) 마지막으로 패키징 및 검사를 대행해주는 OSAT(Outsourced Semiconductor Assembly & Test)가 있습니다.
팹리스
삼성전자, SK하이닉스처럼 설계부터 완제품 생산까지 자체적으로 하는 IDM 기업과 달리 팹리스 기업들은 반도체 설계만 담당합니다. 팹리스의 대표적인 기업으로는 엔비디아, AMD, 퀄컴, 화웨이의 자회사인 하이실리콘 등이 있습니다. 아 그리고 막강한 브랜드 파워를 지닌 애플 또한 자체 AP와 CPU를 설계해 사용하고 있는 팹리스 기업 중 하나입니다.
파운드리
파운드리는 팹리스 기업으로부터 제조를 위탁 받아 반도체를 생산하는 업체를 의미합니다. 그러기에 팹리스 기업과의 협업이 필수적이면서도, IDM 기업보다 뛰어난 제조 기술을 가지고 있어야 합니다. 이러한 대표적인 기업으로는 TSMC가 있으며, 대규모 투자를 통한 제조 기술의 경쟁력을 통해 파운드링 업체에서 견고한 점유율을 보여주고 있습니다.
OSAT
OSAT는 파운드리에서 생산한 반도체칩을 상품화할 수 있도록 패키징하거나, 제품의 불량 검수를 수행하는 업체를 말합니다. 앞서 반도체칩 자체 만드는 과정을 전공정(Front-end), OSAT 업체가 수행하는 패키징 검사를 후공정(Back-end)라고 합니다.
시스템 반도체 산업 구조
시스템 반도체 산업의 제조능력의 중요성
앞서 5G, 인공지능에 대한 관심도 증가와 함께 시스템반도체에 대한 수요가 높아지고 있다고 말씀을 드렸습니다. 이러한 기능을 구현하기 위해서는 성능이 높은 시스템 반도체가 필요하며, 이를 위해서는 극미세화된 최신 공정의 필요합니다. 즉 첨단 기술이 적용된 제조 기술을 갖추지 못하면 파운드리 업체들은 글로벌 시장에서 도태될 수 밖에 없는 구조를 가지고 있습니다.
이러한 사례는 바로 중국에서 발견할 수 있습니다. 중국은 화웨이의 자회사 하이실리콘이 뛰어난 반도체 설계 능력을 가지고 있음에도 불구하고, 파운드리 기술이 TSMC나 삼성전자 대비 크게 뒤떨어져 있습니다. 이러한 문제 해결을 위해서는 극미세공정을 구현하기 위한 극자외선 노광장비가 필수적으로 필요하며, 이 장비는 전세계에서 네덜란드 기업인 ASML만이 만들 수 있습니다. 하지만 작년부터 미국이 국가안보 위협을 이유로 ASML 장비를 중국에 반입 못 시키게하며, 중국은 시스템반도체 산업에서 큰 위기에 직면하고 있습니다. 또한 중국의 자체 노광 장비 기술력은 ASML보다 10년 이상 뒤쳐져 있는 것으로 보이고 있어, 자체 개발을 통한 방안 모색도 어려운 상황입니다.
반도체 투자를 하고 계시거나 투자를 고려하시고 있는 분들의 경우, 이 글을 통해 자신이 가지고 있는 종목 혹은 관심 있는 종목을 조금이나마 더 아는데 도움이 될 거리라 봅니다. 오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.
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위키백과, 우리 모두의 백과사전
HS4 무역 분류에 따른 2016년 국가별 전자 집적 회로 수출
UN 일치된 상품 설명 및 코딩 시스템 4에 의한 2016년 개별 반도체의 수출
반도체 산업(半導體 産業, 영어: semiconductor industry)은 반도체 설계 및 제조에 종사하는 기업들로 구성된 산업이다. 반도체 산업은 1960년 경에 반도체 소자 제조가 실행 가능한 사업이 된 후에 형성되었다. 업계의 연간 반도체 매출액은 2018년 기준으로 4,810억 달러 이상으로 성장했다.[1] 반도체 산업은 2011년 기준 연간 전력 전자 제품 매출이 2,180억 달러,[2] 2020년에는 연간 가전제품 매출이 2조 9천억 달러,[3] 2019년에 하이테크 산업 매출이 5조 달러에 이를 것으로 보이며,[4] 2017년에는 29조 달러가 넘는 전자 상거래[5]로 전자산업 확대의 원동력이 되고 있다.[6]
가장 널리 사용되는 반도체 소자는 MOSFET(금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터 또는 MOS 트랜지스터)[7]으로 1959년에 벨 연구소의 마틴 아탈라와 강대원이 발명했다.[8][9] MOSFET 스케일링 및 소형화는 1960년대 이후 반도체 기술의 급속한 기하급수적 성장의 주요인이었다.[10][11] 모든 트랜지스터의 99.9%를 차지하는 MOSFET은 반도체 산업의 원동력이자 역사상 가장 널리 제조된 장치이며,[12][13] 1960년대에서 2018년 사이에 1.3 × 1022개의 MOSFET이 제조되었다.[12]
산업 구조 [ 편집 ]
전세계 반도체 산업은 미국, 대한민국, 대만, 일본, 네덜란드의 기업들이 지배하고 있다.
업계의 고유한 특징은 지속적인 성장을 하고 있지만 변동성이 높은 주기적인 패턴을 가지고 있다. 현재 반도체 산업의 20년 평균 성장률은 약 13%이지만, 이는 평균 이상의 시장 변동성을 동반하며 극적인 주기적 변동은 아니지만 상당한 변동을 초래할 수도 있다. 이는 반도체 소자를 내장하고 있는 많은 제품들의 수명 주기가 매우 짧은 경우가 많기 때문에 시장의 급속한 변화 속도에 지속적으로 대응하기 위해서 높은 수준의 유연성과 혁신이 필요했다.
반도체 산업의 지속적인 가격 대비 성능의 향상 속도는 엄청나다. 결과적으로 반도체 시장의 변화는 매우 빠르게 일어나기 때문에 보다 느린 속도로 발전하는 산업들의 변화를 예상할 수 있게 한다. 반도체 산업은 전체 전자 제품 가치 사슬의 핵심적인 동인이자 기술적으로 가능하게 하는 요인으로 널리 인식되고 있다.[14]
반도체 판매 [ 편집 ]
매출 [ 편집 ]
시장 점유율 [ 편집 ]
MOSFET 시장 점유율 (1985–2000) MOSFET 제조 공정 2003[23] 2000[21] 1990[21] 1987[23] 1985[21] 1982[23] CMOS 99% 99% 88% 61% 47% 22% PMOS 및 NMOS 1% 1% 12% 39% 53% 78%
대기업 [ 편집 ]
반도체 대기업 (연간 반도체 판매순) 순위 2018[24] 2017[24] 2011[25] 2006[26] 2000[26] 1995[26] 1992[27] 1990[26] 1986[28] 1985[26] 1975[28] 1 삼성전자 삼성전자 인텔 인텔 인텔 인텔 NEC NEC NEC NEC TI 2 인텔 인텔 삼성전자 삼성전자 도시바 NEC 도시바 도시바 도시바 TI 모토로라 3 SK하이닉스 TSMC TSMC TI NEC 도시바 인텔 히타치 히타치 모토로라 필립스 4 TSMC SK하이닉스 TI 도시바 삼성전자 히타치 모토로라 인텔 ? 히타치 ? 5 마이크론 마이크론 도시바 ST TI 모토로라 히타치 모토로라 ? 도시바 6 브로드컴 브로드컴 르네사스 르네사스 모토로라 삼성전자 TI 후지쯔 ? 후지쯔 7 퀄컴 퀄컴 퀄컴 하이닉스 ST TI ? 미쓰비시 ? 필립스 8 도시바 TI ST 프리스케일 히타치 IBM 미쓰비시 TI ? 인텔 9 TI 도시바 하이닉스 NXP 인피니온 미쓰비시 ? 필립스 ? 내셔널 10 엔비디아 엔비디아 마이크론 NEC 필립스 현대전자 ? 파나소닉 ? 파나소닉
주:
파운드리 – 파운드리 서비스를 전문으로 하는 회사이다. 이들은 제3자에게 디자인 서비스를 제공할 수도 있고 제공하지 않을 수도 있으며, 마스크(포토마스크) 마스킹, 반도체 패키징 및 테스팅 서비스를 제공할 수도 있으며, 다른 회사에 아웃 소싱을 할 수도 있다. 예를 들면 디자인, 테스팅 및 패키징 서비스를 제공하는 TSMC, 마스크 마스킹 서비스만 제공하는 TCE 포토마스크, 패키징 및 테스팅 서비스만 제공하는 칩포스 테크놀러지가 있다.
종합 반도체 회사 (IDM) – 종합 반도체 회사는 파운드리 서비스를 제공하거나 제공하지 않을 수 있다.
팹리스 – 팹리스 업체는 파운드리 서비스를 제공하지 않는다. 팹리스 업체는 제3자에게 디자인 서비스를 제공하거나 제공하지 않을 수 있다.
제품 출하량 [ 편집 ]
반도체 소자 (생산량 추정 백만개)[30] 연도 광전자 센서 / 액추에이터 MOSFET[12] 1960–2001 ? ? 2,900,000,000,000,000 2002 23,164 1,654 2003 28,955 2,482 2004 38,056 3,310 2005 44,675 4,137 2006[31] 55,429 4,137 2007[32] 67,839 4,136 2008 76,939 4,964 2009 91,003 4,964 2010 97,622 6,619 2011 110,031 8,273 2012 129,886 11,583 2013 131,541 14,064 2014–2015 ? ? 10,100,000,000,000,000 2016[33][34] 217,200 17,376 2017–2018 ? ? 1960–2018 1,112,340+ 87,699+ 13,000,000,000,000,000
집적 회로 [ 편집 ]
개별 소자 [ 편집 ]
지역별 [ 편집 ]
판매 [ 편집 ]
다음의 국가 또는 국가 연합에 본사를 두고 있는 제조 업체는 파운드리, 종합 반도체 회사(IDM), 팹리스, OSAT(외주 반도체 패키지 테스트) 부분의 판매 리더이다.[29]
미국에 본사를 두고 있는 제조업체는 미주 지역에 50% 이상 아시아 태평양 지역에 39%(일본 9% 포함), 유럽에 9%를 포함하여 전세계에 공장을 보유하고 있다.[29]
특허 [ 편집 ]
2005년 기준 전세계 반도체 특허수의 국가별 순위는 다음과 같다.[46]
순위 국가 특허수 (대략) 1 일본 30,500 2 대한민국 13,500 3 미국 9,500 4 타이완 4,000 5 중국 3,500 6 독일 2,500
같이 보기 [ 편집 ]
주해 [ 편집 ]
[반도체 톺아보기]① 반도체는 왜 ‘산업의 쌀’일까
‘무어의 법칙’ 넘어선 반도체 산업 비약적 발전
시스템-메모리 반도체 시장 선점, 각국 경쟁 치열
반도체 확보를 위한 전 세계적 경쟁이 치열하게 전개되고 있다. 사진=연합뉴스
바야흐로 반도체가 힘이 되는 시대다. TV, 스마트폰, 자동차, 컴퓨터 등 우리 생활에 필수적인 전자기기 대부분에 사용되는 반도체는 열, 빛, 자장, 전압, 전류 등 영향으로 그 성질을 변화하며 매우 다양한 용도로 활용되고 있다. 최근들어 반도체의 중요성은 더욱 부각되고 있다. 반도체의 안정적 공급망 확보가 국가 안보로 직결되는 상황에서 전 세계 국가의 반도체 패권 전쟁은 더욱 치열해지고 있다. 삼성전자, TSMC 등 아시아·태평양 지역의 주요 기업들은 천문학적인 투자를 단행하고 있으며 미국과 유럽 등 서구권 역시 아태지역 의존도를 줄이기 위해 막대한 재정을 쏟아붓고 있다. 반도체가 곧 국력의 척도를 가르는 기준이 된 지금, 반도체의 의미를 되짚어 봤다. [편집자 주] [오피니언뉴스=박대웅 기자] 반도체의 시초는 1947년 12월23일 미국 벨 연구소에서 탄생한 트랜지스터다. 그 이전에 전자신호를 증폭하는 소자로서 제2차 세계대전 때까지 모든 전자장비에 사용됐던 진공관은 전력소모가 크고 전력을 유지하는데 어려움이 많았다. 벨 연구소의 윌리엄 쇼클리 연구진은 빛을 쪼이거나 전자를 주입하면 전도가 달라지는 트랜지스터를 개발했다. 이 트랜지스터는 전류나 전압의 흐름을 조절하는 스위치 역할을 한다. 트랜지스터의 발명은 전자공학 역사의 매우 중요한 분기점으로 오늘날 산업 발전의 시초가 됐다는 평가다. 이후 반도체 산업은 엄청난 속도로 발전한다.
‘무어의법칙’을 제시한 고든 무어 인텔 창업자. 사진=연합뉴스
무어법칙부터 시스템반도체까지
1965년 4월 인텔의 공동 창업자 고든 무어는 ‘일렉트로닉스’라는 잡지와 인터뷰에서 “반도체의 칩에 들어갈 수 있는 트랜지스터의 수는 2년마다 2배씩 늘어날 것이다”고 말했다. 이후 이 말은 무어의 법칙으로 불리게 됐으며 전 세계 반도체 업체는 이 법칙에 따라 반도체를 개발해 왔다. 그 결과 컴퓨터, 스마트폰 등 최첨단 기기가 세상의 빛을 보게 됐다.
무어의 법칙은 약 50년간 지켜졌다. 그 이유는 기존 반도체 업체가 이를 지키기 위해 부단히 노력해서다. 다만 최근에는 이런 노력에도 불구하고 제조 비용 증가, 추가 기술 발전의 어려움 등으로 개발 속도가 점점 느려지고 있다. 무어의 법칙이 한계에 도달했다는 평가가 나오는 것도 이런 배경에서다.
반도체 시장은 산업 발전과 함께 분화하기 시작했다. 반도체 산업은 보통 메모리와 비메모리로 나뉜다. 메모리 반도체는 일반적으로 정보를 저장하고 기억하는 용도로 활용되는 제품이다. 대표적인 것이 D램과 낸드플래시다. D램은 전원이 꺼지면 데이터가 사라지며 낸드플래시는 전원이 꺼지더라도 데이터가 보존은 되지만 속도가 느리다. 메모리 반도체 시장에서 국내 기업인 삼성전자와 SK하이닉스가 세계 1, 2위를 달리고 있다.
비메모리 반도체는 메모리 반도체가 아닌 모든 제품이다. 메모리 반도체는 대부분 종합반도체 기업이 설계부터 제조까지 전 과정을 책임지지만 비메모리 반도체는 비즈니스 방식에 따라 달라진다. 반도체 설계만 하는 ‘팹리스’, 설계된 반도체를 위탁 생산하는 ‘파운드리’로 구분된다.
제품별로 나눠보면 우선 시스템반도체의 경우 소품종 대량 생산하는 메모리 반도체와 달리 다품종 소량 생산하는 제품으로 종류만 해도 수천여개가 넘는다. 시스템 반도체는 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU), 스마트폰에서 CPU 역할을 하는 애플리케이션 프로세서(AP), 자동차에 들어가 다양한 기능을 하는 차량용 반도체 등 주로 ‘두뇌’ 역할에 해당한다. 즉, 데이터 연산, 제어 등 정보 처리 역할을 수행한다. 자율주행, 사물인터넷, 인공지능, 클라우드, 빅데이터 등 4차 산업 생산품의 핵심 부품에 시스템 반도체가 반드시 들어간다. 시스템 반도체는 우수한 설계 인력과 기술, 고가의 설계와 검증, 반도체 설계자산(IP) 등 기술 인프라가 필요한 분야다. 인텔, 퀄컴 등 글로벌 상위 10개 기업이 시장의 60%를 차지하고 있다. 삼성전자는 오는 2030년까지 시스템 반도체 부문 글로벌 1위를 달성하겠다는 목표를 제시하기도 했다.
불붙은 시스템 반도체 경쟁
시스템 반도체는 4차 산업 생산품의 핵심 부품으로 글로벌 반도체 시장의 50~60%를 차지하는 거대 시장이다. 여기에 경기변동에 따른 영향도 적은 편이다. 수요자의 요구에 맞춰 제품을 생산하는 주문형 방식으로 수요와 공급 불일치에 따른 급격한 시황 변화가 없어 특정 산업의 호·불황에 크게 영향을 받지 않는 안정적 시장구조를 특징으로 한다. 반면 메모리 반도체는 생산 후 판매방식으로 수요와 공급 불일치 때 급격한 가격 변동이 발생한다.
시스템 반도체 중 팹리스 시장은 미국 기업이 주도하고 있고, 중국이 내수를 기반으로 추격 중인 양상이다. 퀄컴, 엔비디아, AMD 등 미국기업이 압도적 점유율을 자랑하고 있으며 미디어텍, 하이실리콘 등 중국계 기업은 거대한 내수시장과 중국 정부의 강력한 지원 아래 시장 진출을 본격화하고 있다.
파운드리는 대만 TSMC가 독보적 1위며 삼성전자가 2위로 추격하고 있다. TSMC는 약 50%의 시장 점유율을 보이고 있다. 최근 차량용 반도체 공급 부족 등 다품종, 소량생산 제품군의 수요 증대와 공급 차질로 파운드리 시장의 성장세 역시 가파르다.
현재 세계 주요국은 시스템 반도체 산업을 선도하기 위해 공을 들이고 있다. 미국은 기초연구, 기술 보호 등으로 민간 기업을 지원하고 있다. 시스템 반도체 세계 10대 기업 중 6개가 미국 기업이며 이들의 시장 점유율은 약 70% 수준이다.
대만은 파운드리 글로벌 1위 TSMC를 바탕으로 팹리스와 파운드리의 유기적 협력을 통한 글로벌 팹리스 업체 육성에 집중하고 있다. 특히 TSMC는 삼성전자의 거센 추격을 따돌리기 위해 매년 50조원을 투자하며 격차를 벌이겠다는 청사진을 제시하기도 했다.
한국 역시 삼성전자와 SK하이닉스 등 국내 주요 기업을 중심으로 조(兆) 단위 시설 투자가 이어지고 있다. 올 1분기에만 삼성전자는 6조6000억원, SK하이닉스는 4조6000억원을 시설·설비 투자에 집행했다. 삼성전자는 향후 5년간 450조원을 투자해 반도체 메모리 반도체 부문에서 ‘초격차’ 위상을 강화하고 시스템 반도체에서 경쟁력을 확보해 ‘반도체 초강대국’ 달성을 주도한다는 계획이다. 실제로 삼성전자는 ‘반도체 비전 2030’을 통해 2030년까지 메모리 반도체 뿐만 아니라 시스템 반도체 분야에서도 1위를 하겠다는 목표를 표방하기도 했다.
‘반도체 굴기’를 선언한 중국 또한 중국정부의 강력한 산업 육성 지원책 아래 메모리 반도체와 시스템 반도체 시장 동시 육성 전략을 추진하고 있다.
지난달 20일 삼성전자 평택캠퍼스를 찾은 조 바이든 미국 대통령과 윤석열 대통령은 세계최초로 공개한 3나노미터 웨이퍼에 사인을 남겼다. 사진=연합뉴스
삼성전자와 TSMC의 ‘나노’ 경쟁
메모리 반도체 시장은 ‘나노'(10억분의 1미터) 경쟁이 치열하다. 삼성전자는 지난달 조 바이든 미국 대통령의 평택캠퍼스 방문 때 세계 최초로 3나노미터 공정이 적용된 최첨단 웨이퍼를 선보였다. 시장에선 파운드리 분야 세계 1위 TSMC에 맞설 삼성의 ‘비밀 병기’라는 해석을 내놓고 있다. 삼성전자는 GAA 기반 3나노 1세대 반도체를 5~6월 중 양산할 계획이라고 밝혔다.
반도체 기술 발전은 스위치 역할을 하는 트랜지스터를 더 작게, 더 많이, 전력 소모를 줄이며 만드는 게 핵심이다. 현재 반도체 공정에는 입체구조 공정인 ‘핀펫(FinFET) 기술’을 쓰는데 평판 트랜지스터보다는 효율이 높지만, 초미세공정으로 진화하면서 한계를 드러냈다. 이를 해결하기 위한 기술이 전류가 흐르는 채널을 4면으로 둘러싸는 GAA 구조다. 삼성은 20년 이상 GAA에 투자해왔다.
GAA 구조에서는 전류의 흐름을 보다 세밀하게 조정할 수 있어 전력 효율이 개선된다. 핀펫 공정과 호환성이 높아 기존 설비·기술을 그대로 쓸 수 있다는 장점도 있다.
3나노 반도체는 주로 인공지능이나 빅데이터, 자율주행, 사물인터넷 등 고성능과 저전력을 요구하는 차세대 반도체에 활용될 전망이다. 그만큼 부가가치가 높다. 매번 기술 공정에서 TSMC를 쫓아가던 삼성이 이번에는 신기술로 제품 양산에 들어가는 의미도 있다. TSMC는 그동안 3나노까지 핀펫 기술을 적용한 뒤 2나노부터 GAA를 적용한다는 계획이었다. 증권가에선 TSMC가 올 하반기 핀펫 기반의 3나노 반도체를 선보일 것으로 전망한다.
[기획] 세계 반도체 산업 지배하는 아시아 파워
[테크월드뉴스=서유덕 기자] 1950년대 초 미국 동부에서 출발한 반도체 산업은 점차 서쪽으로 옮겨가 캘리포니아 주에 실리콘밸리를 형성했다. 기술 경쟁력을 앞세워 지금까지 세계 시장을 주름잡고 있는 거대 반도체 설계 기업(팹리스)과 종합반도체회사(IDM)가 이때 출범했다. 퀄컴과 브로드컴, 엔비디아, AMD, 자일링스, 인텔처럼 이름 높은 반도체 기업들도 실리콘밸리에 본사를 두고 있다.여기에 세계 경제가 글로벌화하면서 국경 없는 생산시스템, 즉 글로벌 가치사슬(GVC)이 만들어졌다. 미국·유럽은 설계, 아시아는 제조로 양분된 반도체 산업 구조가 형성된 것이다. 아시아 반도체 4강(한국, 대만, 일본, 중국)은 제조(파운드리)와 패키징·테스트 외주(OSAT), 소재 등 생산 부문 역량 강화에 주력해왔다. 그런데 최근 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)이 세계를 강타하며 반도체 부족 현상이 초래했다. 상대적으로 설계보다 제조가 중요해진 것이다. 생산 시설이 집중된 아시아가 실리콘밸리를 제치고 새로운 반도체 강자로 부상하기 시작했다.
미국 샌프란시스코 만 남부 실리콘밸리 스카이라인. (출처: 게티이미지뱅크)
코로나19 이후 아시아 영향력 급상승
코로나19 대유행으로 인해 IT기기 수요가 급증했다. 예상치 못한 수요로 완성품 전반에 반도체가 부족해졌다. 이에 반도체 공급망 무게 중심이 설계에서 생산으로 옮겨 갔다. 특히 시스템 반도체 공급난이 심화되면서 미국 팹리스 대기업들은 대부분 아시아에 위치한 파운드리 라인을 확보하기 위해 경쟁하기 시작했다. 코로나19가 유행한 뒤부터 세계 반도체 산업에서 아시아가 전략적으로 더 중요해졌다. 특히 세계 파운드리 시장을 70% 이상 차지하는 TSMC와 삼성전자의 가치가 대폭 올랐다.
아시아가 세계 반도체 산업에 미치는 영향력은 앞으로 더 증가할 전망이다. 시장조사업체 한국딜로이트는 11월 25일 발간한 ‘글로벌 반도체 산업의 중심으로 비상하는 아시아·태평양’ 보고서에서 2030년 세계 반도체 시장에서 아시아·태평양이 차지하는 비중이 62%까지 늘어날 것이라고 분석했다. 아시아가 당분간 반도체 제조, OSAT, 소재 부문을 주도할 것으로 예상되기 때문이다.
파운드리는 한국과 대만이 장기간 세계 시장을 지배할 것으로 보인다. 대만 시장조사업체 트렌드포스(TrendForce)가 12월 2일 발표한 2021년 3분기 전 세계 파운드리 시장 조사 결과에 따르면 상위 10개 파운드리 업체 중 아시아 국적이 아닌 기업은 글로벌파운드리 1곳뿐이다[표 1]. TSMC와 삼성전자는 현재 5나노미터(㎚)급 선단 공정을 주도하고 있고, 앞으로 몇 년 내에 3㎚ 공정을 상용화할 계획이다.
차량용 반도체를 생산할 수 있는 구형 공정 라인도 아시아에 몰려 있다. 미국반도체산업협회(SIA)에 따르면 2030년 세계 전체 웨이퍼 생산능력 중 83%가 아시아에 집중될 것으로 전망된다.
[표 1] 2021년 3분기 파운드리 매출액 상위 10개 기업 (단위: 백만 달러 / 출처: 트렌드포스)OSAT 시장은 대만과 중국의 점유율이 높다. 2020년 매출액 기준 세계 OSAT 시장의 40%를 점유한 대만은 지속적인 연구·개발(R&D)로 와이어본딩 공정 수준을 첨단화하고 있다. 같은 기간 30%를 차지한 중국 OSAT 산업은 아직 전통적인 수준의 공정에 집중돼 있으나 M&A를 통해 기술력을 키워가고 있다.
재료는 여전히 일본이 절대적 우위에 서 있다. 특히 노광 공정에 사용되는 포토레지스트를 독점하다시피 한다. 반도체 재료는 순도와 구성을 맞추기 까다로운 만큼 장기간 축적된 기술 경험이 필요하기 때문에 일본의 소재 부문 우위는 오래 이어질 것으로 보인다[그림 1].
[그림 1] 2020년 글로벌 가치사슬에서 아시아·태평양 지역 반도체 산업이 차지하는 비중 (출처: SIA, 딜로이트)아시아 태평양 지역에 대한 반도체 투자도 활성화되고 있다. 특히 시장 점유율과 비례해서 R&D 투자가 이뤄질 전망이다. 삼성전자는 선단 공정 개발을 위해 2020년 한 해 동안 R&D 지출을 19% 늘렸다. 대만 반도체 제조사들도 R&D 지출을 24% 확대했다. 일본 반도체 장비 기업 도쿄일렉트론(TEL)도 극자외선(EUV) 장비 R&D에만 1350억 엔(1.4조 원) 규모를 투자할 계획이다.
설비 투자도 대폭 증가할 전망이다. 삼성전자는 시스템 반도체 경쟁력을 높이고자 2030년까지 171조 원 규모를 투자하겠다고 발표했다. 또 TSMC는 일본에 8000억 엔(약 8.4조 원)을 투자해 신규 팹을 착공하겠다고 밝혔다.
최근 글로벌 반도체 장비·재료 기업들이 국내 투자 계획을 연이어 발표하기도 했다. EUV 노광 장비를 독점 공급하는 ASML(네덜란드)은 화성 반도체 클러스터를 조성을 발표했다. 식각·증착 장비 부문 1위 기업 램리서치(미국)는 용인 R&D 센터를 착공했다. 한 업계 관계자는 “(외국 기업들의 국내 투자는) 우리 반도체 산업의 성장 잠재력이 높음을 방증하는 것”이라고 말하며 “이런 투자가 점차 확대될 것”이라고 내다봤다.
1980년대와 달리 미국도 꼼짝 못하는 아시아 반도체 파워
아시아 반도체 산업 위상이 종주국인 미국에 견줄 만큼 상승하는 일은 과거에도 있었다. 1980년대 글로벌 매출 상위 10개 반도체 기업 중 6개를 보유했던 일본은 실리콘밸리 신화를 일군 미국을 위협하는 반도체 강국이었다. 2차 세계대전 패전 후 미 군정으로부터 기술·자금 지원을 받은 일본은 반도체를 중심으로 전자 산업을 발전시켜 나갔다. 소니와 도시바, 히타치, 샤프 등 일본 기업은 카메라와 라디오, 오디오, TV 시장을 장악해 나가며 빠른 속도로 성장했다.
그러나 일본 중심의 아시아 반도체 파워는 오래 가지 못했다. 미국은 대일 무역 적자가 심화되고 일본의 경제력이 강해지자 특허법과 무역법을 내세워 일본을 압박했다. 실리콘밸리 기업들도 정부의 보조금 지원을 등에 업은 일본 기업을 상대로 불공정 문제를 제기했다. 미국은 일본 기업의 반도체 가격 경쟁력을 약화시키기 위해 주요 5개국 재무장관 회담을 열어 환율조작까지 종용했다.
이 같은 전방위 압박에 일본이 힘을 잃는 사이, 한국과 대만은 각각 D램과 OSAT로 반도체 기반을 갖춰 나갔다. 한국 정부와 기업은 반도체 산업에 전폭적인 지원과 공격적인 투자를 통해 메모리 시장을 지배하고 글로벌 제조 역량을 갖추는 데 성공했다. 대만은 독자적인 R&D로 제조는 물론 설계까지 아우르는 가치 사슬을 구축했다. 이에 한국에서 삼성전자와 SK하이닉스, 대만에서 TSMC와 미디어텍 같은 글로벌 반도체 대기업이 등장했다.
삼성전자 클린룸 내부. (출처: 삼성전자 뉴스룸)
코로나19로 세계 반도체 산업 지형이 크게 바뀌었다. 미국은 반도체 패권을 다시 잃지 않기 위해 두 번째 견제에 돌입했다. 글로벌 반도체 수요·공급 기업을 세 번이나 불러 미국 내 투자와 공급망 관련 정보(재고, 가격, 주문량 등)를 요구하고, 대 중국 무역 규제를 단행했다.
그러나 지금의 상황은 1980년대와 다르다. 대미 무역과 기술 전수에 의존했던 일본과 달리 지금의 아시아 반도체 파워는 미국과 중국을 두 축으로 한 글로벌 가치사슬에 연결돼 있다. 미국이 아시아 반도체 생태계 핵심 4개국을 동시 제재하는 건 현실적으로 불가능하다. 설사 1980년대 일본에게 했던 것처럼 아시아 반도체 산업을 억압한다고 해도 반도체 칩 공급난에 허덕이는 미국 국적 IT 서비스·완제품 기업들도 심각한 타격을 입게 될 것이다. 최소 수년 이상 소요되는 대규모 제조 시설을 미국 기업의 힘만으로 구축할 수도 없는 노릇이다. 지금도 미국 경제를 지탱하는 구글과 애플, 마이크로소프트, 아마존, 제너럴 모터스, 포드, 테슬라 같은 기업들이 반도체 조달에 명운을 걸고 있다.
미국은 한국과 대만, 일본을 포함하는 반도체 동맹을 구축하고 중국을 견제하는 외교 전략을 추진하고 있다. 반도체 제조에 강한 한국과 대만 기업의 생산 시설을 미국으로 유치해 미국 내 반도체 공급망을 안정화하기 위함이다.
하지만 미국이 우리 반도체 업계를 언제까지 포용할 것인지는 알 수 없다. 1980년대 일본 반도체 산업을 제재하기에 앞서 미국은 소련을 견제하기 위해 전후 일본에 반도체 기술을 전수하고 경제적 지원을 아까지 않았다. 미 의회 상원에서 6월 통과된 반도체생산 촉진법은 지원 대상에 해외 기업을 포함하느냐 마느냐를 두고 아직도 하원에 계류 중이다. 자국 중심주의가 만연한 반도체 무대에서 우리도 언제든 1980년대 일본처럼 견제당할 수 있다는 가능성을 열어두고 글로벌 공급망 문제에 기민하게 대응해야 한다. 아시아 반도체 파워가 낭만적인 접근으로는 지속되기 어려운 상황이다.
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