(이 글은 100일 챌린지 - 1일 1편 3000자 블로그 포스팅 시리즈의 열아홉 번째 글입니다.)
Day 019. 반도체 산업 내 기업들의 역할.
구독자 여러분 안녕하세요!
당신의 시간을 절약해 드리는 리뷰어 모구리입니다.
오늘은 어제 그림만 그리고 끝냈던, 반도체 산업 내 각 기업들이 어떤 일을 하는지 알아보겠습니다.
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일반인들에게 반도체를 물어보면, 그게 뭔지 잘 모릅니다. 그리고 대표하는 기업도 잘 모릅니다. '삼성전자가 반도체 만드는 곳 아닌가요?' 이 수준의 인식을 갖고 계시죠.
삼성전자는 메모리 반도체를 만드는 회사입니다. DRAM, SSD, NAND 등 서버, pc, 스마트폰에 들어가는 '기억'과 관련한 기능을 하는 부품입니다. 몇 년 전까지만 해도, 이 메모리 반도체에 대한 공부만 진행하면 됐는데, 최근 들어 상황이 바뀌었습니다.
왜냐하면 삼성전자에서 한국 시스템반도체 생태계 조성에 나서기로 했거든요. ¹ '시스템반도체 비전2030'이라는 이름이고, 2030년까지 시스템반도체 분야에 대한 투자 171조원을 통해 연구개발 및 생산라인 건설에 나서겠다는 내용입니다.
한국은 삼성전자라는 메모리 반도체 분야에서의 걸출한 기업이 있었기 때문에, 상대적으로 시스템 반도체에 대해서는 관심 밖이었습니다.
하지만4차 산업 시대의 도래와 함께 AI, 5G, SoC(System on Chip), 고성능 컴퓨팅(HPC) 등의 기술이 등장했습니다.
이름만 보면 IT개발자의 영역, 소프트웨어의 혁신이 필요한 것 같은데, 뛰어난 퍼포먼스를 뽑아내는 하드웨어의 역할도 중요합니다. 특히 AI를 중심으로 데이터 수집·저장·처리에 필요한 소프트웨어 및 하드웨어를 연결하는 프로세스가 필수적으로 필요하죠. 대량의 데이터 수집과 처리가 가능한 기술에 반드시 필요한 것이 시스템 반도체입니다. 그 때문에 시스템 반도체의 수요가 폭발적으로 늘어날 것으로 전망되고 있습니다.²
171조라는 막대한 돈이 풀리는 만큼, 시스템 반도체 분야에서 새로운 기회가 많이 생길 것이라고 생각합니다. 다만 시스템 반도체의 산업구조는 메모리에 비해 많이 복잡합니다. 따라서 시스템 반도체가 만들어지는 과정을 살펴보며 각 단계마다 등장하는 기업들이 어떤 일을 하는지 알아보도록 하겠습니다.
¹ [출처 : 매일경제, 171조 원조원 쏟아붓는 삼성전자…"시스템반도체도 1위 할것할 것" - https://bit.ly/3LEd1v5]
² 이미 현재 기준으로도 시스템 반도체 시장의 규모가 메모리 반도체 시장 규모의 2배 이상.
반도체가 만들어지는 과정을 쭉 살펴보면, 설계, 생산, 패키징(조립), 테스트를 거쳐 만들어진 최종 완제품이 판매, 유통을 거쳐 수요자로 인도됩니다. 그림처럼 전(全) 과정을 모두 진행하는 기업을 종합반도체 기업이라고 부릅니다.
대표 기업에서 알 수 있듯, Intel을 제외한 두 기업 SEC(삼성전자), SK Hynix은 모두 메모리 반도체 회사입니다. 시스템 반도체 특성상 종합반도체 형태보다는 위 과정 중 1개 혹은 2개 만을 전문화하는 형태를 취하는데, 이유가 있습니다.
시스템 반도체는 종류가 너무 많습니다. 시스템 반도체라고 뭉뚱그려 부르지만 잘 살펴보면 이걸 하나로 묶어도 되나 싶은 것이 사실입니다. 온도, 습도 등을 감지하는 센서도 시스템 반도체이고, 스마트폰 카메라의 CIS⁴도 그렇고, pc와 스마트폰의 두뇌 역할을 하는 CPU, AP 또한 시스템 반도체에 포함되어 있습니다.
³ 모구리의 능력 부족으로 디자인하우스의 글로벌 대표 기업은 찾지 못했다. 국내 기업에는 에이디테크놀로지, 에이직랜드 등이 있음.
⁴ CIS(CMOS Image Sensor)는 피사체에 반사된 빛을 전기적 신호로 변환해주는 시스템반도체.
과연 하나의 기업이 이 모든 분야에서 최고의 설계 능력을 갖추는 것이 가능할까요? 당연히 아닐 것입니다. 따라서 각각의 분야마다 전문성을 갖춘 설계 기업이 등장했고, 이를 팹리스 기업이라고 합니다.
팹리스 기업은 설계만 진행합니다. 생산, 패키징, 테스트는 모두 외주로 진행하고, 외주를 통해 생산 완료된 칩을 받아와 팹리스 회사가 가진 팹리스의 브랜드로 판매합니다. 대표적인 기업으로 퀄컴, 엔비디아가 있습니다.
개인 입장에서 가장 접하기 쉬운 것이 컴퓨터의 그래픽 카드일 겁니다. 엔비디아의 그래픽 카드의 GPU는 모두 엔비디아라는 팹리스 기업이 설계했지만, 칩 생산과 조립은 모두 외주를 통해 만들어진 것임을 이제 알게 됐습니다.
IP기업과 디자인하우스는 팹리스 기업과 파운드리 기업의 전문성이 더욱 강화될 수 있도록 돕는 역할을 합니다.
먼저, IP기업은 일종의 모듈을 만들어 판매하는 회사입니다. 이 모듈을 이용할 경우 설계자가 복잡한 회로를 좀 더 쉽고, 빠르게 만들 수가 있습니다. 팹리스 혹은 파운드리의 경우 IP기업이 제공하는 이 모듈을 라이선스 비용을 지불하고 사용하여 본인들의 일에 활용한다고 보면 됩니다.
검을 만드는 대장장이가 있다고 칩시다. 검장(劍匠)은 검을 잘 만들면 됩니다. 검을 만드는 게 주목적인 검장이 좋은 망치와 모루를 잘 만들 필요는 없습니다. 망치와 모루는 망치와 모루를 잘 만드는 대장장이로부터 사 오면 되니까요.
물론 검장이 망치와 모루까지도 잘 만들면 좋습니다. 하지만 모르는 경우에는 망치와 모루는 밖에서 사오면 되고, 그 시간에 검을 더 잘 만들기 위해 기술 연구를 하는 것이 훨씬 더 생산적입니다.
디자인하우스는 파운드리 업체와 큰 연관을 가지고 있습니다. 팹리스 기업이 내놓은 설계는 보통 파운드리 각각의 제조공정을 고려하지 않는 경우가 많죠. 디자인하우스는 팹리스가 설계한 디자인을 파운드리의 생산 공정에 맞게 재설계하는 일을 합니다. 파운드리와 한 몸처럼 움직이는 경우가 많습니다.
대표적으로 TSMC의 VCA(Value Choin Aggregator)가 있습니다. TSMC는 일찍이부터 디자인하우스의 중요성을 깨닫고, 협력사라고 불리는 관계보다 더욱 돈독한 관계인 VCA를 맺습니다. TSMC는 이들 VCA에 적극적으로 개입하여 설계 기술 개발, 지적재산권 등을 협업하며 쌓아 올렸습니다. 이렇게 쌓아 올린 기술이 TSMC의 제조 능력을 향상해줘서 좋고, VCA에게는 든든한 고객이 생겨서 좋은 이 선순환이 TSMC의 글로벌 경쟁력을 강화했습니다.
파운드리는 생산 전문 기업입니다. 고가의 생산 설비를 제조 라인에 깔고, 고객으로부터 건네받은 설계도를 바탕으로 반도체를 대신 생산해 주는 회사입니다. 반도체는 대표적인 장치 산업이기 때문에, 장치의 성능이 완성 제품의 성능을 좌우합니다. 따라서 막대한 시설 투자가 필요한데, 이 때문에 생산을 전담하는 파운드리가 생겨났습니다. 설비 투자에 대한 리스크를 대신 감당해주거든요.
마지막으로 OSAT(Outsourced Semiconductor Assembly And Test)가 있습니다. 파운드리에서 만든 칩과 IC Sub 기업에서 만든 패키지를 조립하여 반도체 완성품을 만듭니다. 이 과정을 패키징이라고 합니다.
다음으로 패키징하여 만든 완제품을 대상으로 테스트 과정을 거칩니다. 테스트는 각각의 반도체가 잘 작동하는지 검사하는 것을 의미하는데, 전자기기의 핵심 부품인 반도체(비싸다는 뜻입니다.)가 신뢰성이 보장되지 않아 제대로 동작하지 않으면 안 되기 때문에, 테스트는 또 다른 전문 기업 외주를 줘서 검사를 위탁해 효율성과 전문성을 높이기도 합니다.
우리가 가지고 있는 모든 전자기기에는 이런 반도체가 수십~수백 개씩 내장되어 있습니다. 이미 넘치도록 쓰이는 것 같은 반도체의 수요가 앞으로 더욱 증가할 것이라고 합니다. 반도체 산업에 종사하는 것도 충분히 매력적인 일처럼 느껴집니다.
요약.
반도체 생산 구조를 중심으로 각 단계에 포함되는 기업들의 명칭, 역할에 대해서 알아보았습니다.
오늘 하루도 행복하네요.
긴 글 읽어주셔서 감사합니다.
- 모구리 올림.
[1차 발행 : 2022-02-16 09:50]
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