한국 반도체산업의 위기와 Fabless/Foundry Company의 중요성

한동협 재미한인반도체협회회장

50년 전 1965년 4월,  페어차일드(Fairchild) 반도체의 연구 책임자였던 고든 무어(Gordon E. Moor)에 의해 발표된 'Moor Law'는 이후 반세기 동안 반도체 집적도의 진보를 나타내는 법칙으로 반도체 기술의 바이블 처럼 산업을 이끄는 기본 방향타의 역활을 해왔다. 무어의 법칙은 “반도체의 집적도는 매년(이후 2년으로 바뀜) 두 배로 향상된다”는 당시 반도체 업계에서 10년 후의 모습을 예견해보라는 질문에 'Electronics Magazine'에 기고를 한 것이다. 같은 면적의 웨이퍼상에서 더 많은 수의 칩을 생산하는 것은 수익과 바로 직결되는 것이어서 이 법칙은 지금 살아남은 반도체 생산 선두업체들의 연구진에게는 목숨과 같은 명제였던 것이 사실이다. 국내의 경우 일본의 메모리 기술을 전수받아 시작한 삼성 반도체는 세계 최초로 256메가 디램생산에 성공을 하고 현 SK-Hynix는 IMF(1997년)라는 시련 속에서도 별다른 투자 없이 생산기술에 피와 땀을 쏟음으로써 한국은 DRAM과 NAND Flash 메모리 시장을 석권하는 쾌거를 이루었다.

1990년대 6인치(직경 150㎜) 이하 웨이퍼에서 8인치(200㎜), 그리고 12인치(300㎜)로 이어지는 웨이퍼 면적의 변화는 집적도의 향상과 함께 새로운 장비, 원재료 및 시설 투자로 이어지는 치킨게임(무한 생존게임)을 지속적으로 업체들에 강요했으며, 무어의 법칙을 선도하지 않은 회사들은 도태되는 결과를 가져왔다. 다시 말해 고집적 기술과 대규모 투자가 가능한 회사들만 살아남는 반도체 생태계의 재편이 1차적으로 마무리될 것으로 전망된다.

2015년 오늘의 현실은 또 다른 양상으로 전개되고 있으며, 한국의 반도체 산업의 현재와 미래를 결정지을 중요한 결정들이 향후 2~3년 안에 펼쳐지게 된다.

반도체 칩 소비의 주체가 개인용 PC를 기반으로 하던 1990년대와 2000년대 중반까지는 집적도를 바탕으로 한 기술과 가격경쟁력을 기반으로 한 업체의 성장이 눈부셨다고 하면, 22나노 프로세스 이후에는 집적도를 결정하는 리쏘그라피 공정이 물리학적 도전에 직면하게 된다. 즉, 현재의 광학적 기술로는 집적도 측면에서 무어의 법칙을 따라가기에는 한계에 도달했다는 의미이다. 이에 대한 노력으로 EUV(Extreme UV, 15㎚ wavelength)와 기존의 광학장비와 프로세스를 대규모화하는 450㎜ 구경 웨이퍼 도입을 위한 장비의 생산성 향상에 모든 초점이 맞추어져 있다고 봐야 하며, 각 기술과 웨이퍼사이즈 변화의 역사에서 보았듯이 10년의 기술 안정화 시간이 필요한 시점이다.

개인용 PC시장의 포화, 그리고 핸드폰과 태블릿으로 대표되는 2005년을 기점으로 한 모바일 기기의 대중화는 기존의 대량생산체제에서 경쟁력 없이 사라졌던 중소규모의 반도체 생산업체들의 부활을 부채질했다. 모바일 기기의 특성은 저전력 소모와 복합기능 반도체의 수요를 증가시켰으며, 이를 실현함으로써 Fabless라고 하는 디자인 전문회사들의 고속성장이 이뤄졌다. Fabless 업체인 퀄컴은 반도체회사이면서 생산시설을 갖추고 있지 않은 회사이다. 칩을 디자인하고 위탁생산을 통해 반도체 시장에서 큰 영향력을 행사하는 회사들인 Fabless 회사들은 Foundry(위탁생산업체) 회사들이 상호 경쟁하게 하는 시장구도를 만들어냈으며, 그만큼 원가 절감을 통해 고수익을 내 성장하게 됐다. 또한 fabless 회사들은 모바일 기기에 적합한 특수 반도체를 설계하고 판매함으로써 대규모 생산과 판매보다는 특화된 제품의 소규모 맞춤 생산을 통해서 부가가치를 높이는 사업모델을 가지고 있다. 이는 곳 지금껏 한국의 두 대규모 생산 업체가 유휴 생산시설로 간주했던 150㎜와 200㎜ 장비들의 재활용을 부채질해 반도체 장비의 선순환 구조를 실현했다.

Fabless company(Qualco㎜, Broadcom, AMD, Nvidia, MediaTek 등)
특정 기능의 칩과 하드웨어를 디자인해  Foundry 또는 IDM업체를 통해 생산 후 자체 판매를 하는 반도체 칩 디자인 전문회사

Semiconductor Foundries
1. Pure Foundry(TSMC, UMC등): 반도체 칩을 특정 회사(주문자)의 디자인에 맞춰 생산하는 업체
2. IDM(Integrated Device Manufacturing / IBM, TI, Samsung 등): 반도체 칩 생산 시설을 갖추고 있으면서 자사의 제품군과 경쟁이 되지 않으면 위탁생산(대행)을 하는 반도체 제조업체

실제 예를 들자면, 대만의 미디어텍은 현지 파운드리 업체인 UMC에서 분사해 1997년 설립된 이후, 2014년 71억4200만 달러(약 7조9900억 원)의 매출을 창출하며 세계 반도체 시장 12위에 올라섰다. 대만 현지의 TSMC와 UMC등의 파운드리 업체와 중소기업들로 잘 갖춰진 전자부품 및 제품 조립 시장 내 협업 체제를 통해 대규모 전자제품 기업이 없는 가운데에서도 무한 성장을 하고 있는 것이다. 대기업이 할 수 없는 빠른 속도의 시장대응과 중소규모 업체에 대한 공략 그리고 반도체 전후 공정을 고루 갖춘 대만 반도체의 이점을 최대한 활용해, 대기업에 종속되다시피한 한국의 Fabless 기업이 할 수 없는 세계시장 개척을 이룰 수 있었던 것이다. 이제 미디어텍은 실리콘밸리 현지에 대규모 R &D 센터와 디자인 센터를 개소해 현지 고객을 공략하고 있다.

우리의 현실은 참담하기 그지 없다. 사실 인프라 측면에서 대부분을 갖추고도 못하고 있는 환경이라고 해야 맞다. 퀄컴(모바일 CPU)과 엔비디아(그래픽칩)를 둔 미국을 제외해도 대만은 물론이고 중국조차도 크게 뒤지는 fabless 회사의 존재감은 향후 반도체 생산기반까지 국가 간 경쟁력에서 열위를 점하게 될 것이다. 메모리(저장소자) 중심의 한국 반도체 기반과 애플과 퀄컴 등의 대규모 고객에 집중하는 삼성 LSI 사업부에서 하는 파운드리(IDM) 사업 모델은 소규모이면서 발빠른 제품 개발이 필요한 국내 디자인 전문업체인 Fabless사들에게는 설 자리가 거의 전무하다. Fabless의 특성은 생산시설을 갖추지 않은 관계로 초기제품의 연구개발 단계에서 반드시 필요한 시제품 검증작업을 할 수 있는 속도 빠른 중소규모의 Foundry(위탁생산업체)가 반드시 필요하다. 국내에 매그나칩과 동부하이텍이 있지만 두 회사 모두 국내 Foundry 업체로서 활용도에 대해 크게 주목받을 만한 결과들이 나오지 않고, 경영상의 어려움이 전해지고 있어 참으로 안타까운 일이다.

2014년 국가별 반도체 시장점유율 및 생산형태별 시장점유율

 자료원: IC Insight

따라서, Fabless와 Foundry 업체를 활성화하기 위한 기반 투자를 서둘러야 한다. 중국 정부는 최근 반도체 생산에 대규모 투자를 발표했다. 일본은 엔저를 바탕으로 한 부활의 과정에 있다. 지리학적 위치를 감안하면 디스플레이 소자산업에서 보았듯이 국내 고급인력의 중국의 투자가 실현되는 3년 안에는 대규모 이동이 불 보듯 뻔한 것이다. 20년간 피와 눈물로 쌓아온 프로세스 노하우를 한순간에 넘겨 줄 것인가? 한국 대표기업의 이윤이 반도체 사업 중 메모리 사업에서 대부분을 차지하는 현실이 얼마나 위태로운지 생각해봐야 한다. 창조경제를 표방한 정부는 국가 산업경쟁력의 원동력인 반도체 산업구조에 대해 다시 한 번 돌아봐야 한다.

반도체 디자인 인력의 창업 지원을 통한 Fabless 활성화와 이를 지원하고 생산할 Foundry 업체의 설립과 발전에 대해 깊게 고민을 해야 한다. 차세대 반도체를 생산하기 위한 제조시설을 갖추는 데는 천문학적 투자가 필요하다. 하지만 무어의 법칙 중 5년 전 기술로 충분한 특수 반도체의 설계와 생산, 그리고 사물인터넷(IOT) 시대에 필요한 반도체 및 센서 제품의 생산은 감가상각이 노후화된 장비와 시설로 얼마든지 가능하다. 인적 자원이 충분한 한국은 두 대기업의 출자, 민간투자와 정부의 지원으로 어렵지 않게 만들어낼 수 있는 산업이다.

한국의 모바일 제조업체와 전자산업의 지속적 발전을 위해서는 작지만 강하면서 고수익 창출이 가능한 Fabless와 Foundry 사업에 눈을 돌려야 한다. 이는 또한 국내 고급인력들의 해외 유출을 방지하고 청년들에게 질 좋은 일자리를 제공할 수 있을 것이다.

※ 이 원고는 외부 글로벌 지역전문가가 작성한 정보로 KOTRA의 공식의견이 아님을 알려드립니다.