2022년 7월 현재 반도체 업계는 전례 없는 공급망 위기 속에서 수요와 공급을 맞추기 위한 많은 노력이 이뤄지고 있으나, 반도체 공급부족 현상은 여전히 현재진행형이다. 이 같은 반도체 공급 부족은 작년 BBC와의 인터뷰에서 시스코 사장이 말한 것과 같이 “반도체가 사실상 모든 것에 들어가기 때문에” 문제가 되고 있다.

 

일례로 미국 자동차회사 제너럴모터스(GM)가 올해 7월 발표한 내용에 따르면 차량용 반도체 부족 현상이 계속되면서 올해 2분기에 반도체를 비롯한 특정 부품이 부족해 해당 부품만 빼고 만든 미완성 자동차 재고가 9만5000대에 이른다고 밝혔다. 이는 GM의 2분기 전체 판매량의 16%에 해당하는 만큼 이 같은 생산 차질은 GM의 2분기 실적에 타격을 주고 있으며, 반도체 공급 부족은 특정 기업의 문제가 아닌 해당 산업 전체에 여파를 미치고 있다.

 

반도체 수요 급등을 가져온 코로나19 팬데믹

 

지난 10년 동안 스마트폰 사용과 컴퓨팅 성능이 증가하면서 메모리 칩부터 고성능 프로세서까지 여러 종류의 반도체에 대한 수요가 전반적으로 증가했다. 글로벌 시장조사기관 스태티스타(Statista)의 2012년부터 2022년까지 글로벌 반도체 월별 매출 자료에 따르면, 반도체 판매의 꾸준한 증가세는 코로나19 확산이 세계적으로 시작됐던 2020년 초 약간 감소했다가 사람들의 재택근무가 늘어남에 따라 다시 급격한 상승세를 보이고 있다.

 

<2012~2022년 글로벌 반도체 월별 매출>

(단위: US$ 10억)

 

[자료: Statista]

 

재택근무를 시작하게 된 사람들은 컴퓨터, 노트북, 태블릿, 스마트폰 등 디지털 기기를 이전보다 더 많이 필요로 하게 됐고, 재택근무가 장기화되면서 그러한 수요는 더 증가했다.

 

더 스마트해진 자동차, 더 많은 칩을 사용

 

이와 동시에 휘발유와 같은 연료를 통해 힘을 얻는 동력 장치를 중심으로 하던 자동차도 디스플레이에서부터 차량 내 전자 제어 시스템에 이르기까지 자동차 내부의 전자 제품은 점점 증가하고 있다. 딜로이트(Deloitte)의 2019년도 예측에 따르면, 자동차 제조 비용에서 전자 제품이 차지하는 비중은 2000년 18%에서 점점 증가해 2030년까지 약 45%에 이를 것으로 예상했다.

 

<자동차 부품에서 전자 장치가 차지하는 비중 변화 예측>

 

[자료: Deloitte]

 

저사양 반도체에서 심하게 나타나는 불균형

 

블룸버그통신에 따르면, 반도체 업계 전문가들은 특히 저사양 반도체를 제조하는 200㎜ 웨이퍼에서 수요와 공급 간 불균형이 심하게 나타난다고 한다. 그 웨이퍼에서 전력 관리 칩과 디스플레이 집적 회로가 포함되며 자동차에서부터 소비자 전자기기에 이르기까지 다양한 분야에서 필요로 하는 반도체가 생산된다. 국제 반도체장비재료협회(SEMI)의 자료에 따르면, 2010년부터 꾸준히 저사양 반도체를 제조하는 시설이 늘어나고는 있지만, 여전히 수요보다 공급이 부족한 상태이다. 단기간 급증한 수요뿐만 아니라 미국 텍사스 지역의 이상기후와 정전으로 인한 반도체 공장 가동 중지 등의 여파가 공급 차질을 더 악화시켰다.

 

<2010년 이후 설치된 200㎜ 웨이퍼 상당의 반도체 생산시설 용량 변화>

[자료: SEMI]

 

변화의 조짐

 

2022년 7월 현재 미국 반도체 업계에서는 하반기 반도체 공급 부족 상황 변화의 조짐에 대해 이야기하는 시각이 서서히 등장하고 있다. 지난 5월 말에서 6월까지 높은 인플레이션, 중국의 코로나 관련 봉쇄, 우크라이나 사태로 인한 불확실성의 지속 등 여러 원인에서 비롯된 반도체 수요 둔화 조짐에 대한 수요 측면과 반도체 리드타임 감소 등 같은 공급 측면이 그 조짐이다.

 

수요 측면 조짐: 하반기 반도체 수요 둔화 전망

 

가트너(Gartner)에서 올해 4월에 발표한 자료에 따르면 올해 세계 반도체 시장 매출은 반도체 공급 부족으로 인한 초과 수요 현상과 앱 시장의 성장으로 평균 판매 가격이 올라가 2021년 대비 약 13.6% 증가한 6760억 달러로 성장할 것으로 예상했다. 그러나 2023년까지 확장해서 살펴보면 PC, 스마트폰 및 서버 시장의 성장 둔화로 인해 반도체 시장 성장이 점차 둔화될 것으로 전망했다.

 

<2021~2023년 전세계 반도체 시장 전망>

[자료: Gartner]

 

그런데 4월보다 높아진 인플레이션과 임박한 경기 침체에 대한 우려로 각 반도체 기업들의 실적 발표와 증권가 애널리스트 전망은 2022년 전년 대비 매출 증가율 예상치를 하향 조정이 되고 있다. 즉, 하반기에는 반도체 수요가 둔화될 것으로 보고 있다.

 

하반기 반도체 수요 감소에 대해 가장 직접적으로 언급한 기업은 미국 반도체 제조기업인 마이크론 테크놀로지(Micron Technology)이다. 지난 6월 말 회사 분기별 실적을 발표하는 자리에서 산자이 메로트라(Sanjay Mehrotra) 마이크론 CEO는 “시장 상황의 변화를 감안할 때 우리는 공급 증가 궤적을 줄이기 위해 즉각적인 조치를 취하고 있다”고 하면서 하반기 스마트폰과 노트북에 사용되는 첨단 메모리 반도체의 과잉 공급에 대해 경고했다. 그는 인플레이션 상승, 중국 소비자 지출 감소, 경기 침체에 대한 두려움으로 인해 이러한 반도체에 대한 소비자 수요가 감소하고 있다고 말했다. 마이크론은 경기 침체로 인한 수요 감소가 최소 반년 이상 지속될 것으로 보고 있으며, 올해 스마트폰 사업부와 PC 사업부에서 반도체 생산을 전년 대비 약 10% 감소할 예정이라고 밝혔다.

 

다른 반도체 기업인 AMD와 엔비디아에서도 TSMC에 CPU와 GPU에 사용되는 반도체의 주문량을 줄이겠다고 밝혔다. AMD는 차세대 CPU를 위한 5nm 칩 주문은 유지하되, 그래픽카드용 6nm, 7nm 칩의 주문량을 줄인다고 알려졌다. 엔비디아 역시 가상 화폐 채굴 수요 감소로 인한 그래픽카드 출하량 조정을 위해 칩 주문을 줄인 것으로 알려졌다.

 

가트너의 2021년 대비 올해 PC, 태블릿, 휴대전화 출하량 예측 자료를 살펴보더라도 PC, 태블릿, 휴대전화 세 가지 기기 전부 작년 대비 출하량 감소 예측을 보이고 있고, 전반적으로 작년대비 7.6%의 출하량 감소를 예측한다.

 

<2021~2022년 PC, 태블릿, 휴대전화 출하량>

(단위: US$ 백만)

[자료: Gartner]

아래 반도체 용도로 구분한 반도체 매출에 대한 IDC 자료에서 확인할 수 있는 것처럼, 반도체 매출에서 PC, 태블릿, 휴대전화 제조와 관련한 반도체 매출 비중이 크기 때문에 전체적으로 볼 때 하반기 반도체 수요 감소가 예상되고 있다.

 

<2010~2021년 반도체 용도로 구분된 반도체 매출>

 

[자료: IDC]

 

하반기 파운드리 공정 가동률 하락 예상

 

올해 초만해도 주요 언론과 글로벌 시장 조사업체들은 파운드리 산업이 중장기적으로 성장세를 지속하는 가운데 특히 8인치(200nm) 파운드리의 매출과 수익성이 큰 폭으로 성장할 것이라 전망한 바 있다. 8인치 웨이퍼 파운드리는 12인치와 비교할 때 생산성이 떨어져서 시장에서 점차 사라지고 있다가 자동차와 IT 기기에 들어가는 반도체의 종류가 늘어나면서 다품종 소량 생산이 가능하다는 장점이 있어서 수요가 살아나기 시작했다.

 

그러나 올해 7월 대만의 시장 조사업체 트렌드포스(TRENDFORCE)에 따르면 올해 하반기에는 파운드리 공정의 가동률이 일부 하락할 것으로 전망되고 있다. 보통 파운드리는 6개월 단위로 양산 주문을 받는다. 지난 1월 수요 조사에서 하반기 6개월 치도 모두 주문 계획을 받았던 것으로 파악되기 때문에 100%에 비해서 가동률이 하락한 셈이다. 그 원인은 경기 침체에 대한 우려로 인하여 팹리스(반도체 설계 전문업체) 기업들이 미리 예약했던 주문을 취소하고 있기 때문이다. 그중에서도 스마트폰, TV 등에서 출하량 감소가 예상되면서 디스플레이 구동 반도체(DDI)와 이미지센서(CIS), 전력 관리 반도체(PMIC) 등에 대한 주문이 취소되는 사례가 증가하고 있다고 한다.

 

<2022년 하반기 파운드리 가동률 예상치>

 [자료: TRENDFORCE 자료를 바탕으로 KOTRA 실리콘밸리 무역관 재구성]

 

공급 측면 조짐: 올해 들어 처음 감소한 반도체 리드타임

 

지난 7월 블룸버그는 서스퀘하나 파이낸셜 그룹(Susquehanna Financial Group)의 자료를 인용해 글로벌 반도체 리드타임(주문 뒤 생산해 배송까지 걸리는 시간)이 올해 들어 처음으로 하루 감소했다면서 비록 코로나19 팬더믹 이전에 비해서 여전히 두 배 이상 길지만 변화의 신호라고 볼 수 있다고 분석했다. 특히 마이크로컨트롤러 유닛(MCU), 전력 반도체(PMIC), 메모리 반도체 등의 리드타임이 가장 많이 줄어들었다는 점을 강조했다. MCU는 작년부터 자동차 공장 가동 중단을 초래할 만큼 공급 부족이 심각했던 부품이었는데, 이 부품의 리드타임 감소가 반도체 공급 부족 현상 정점을 의미할 수 있다는 가능성을 제기했다.

 

같은 자료에 따르면, 지난 6월 반도체 리드타임이 평균 27주를 기록해 5월에 비해 하루 줄었고, 올해 1월 25.7주에서 올해 계속 늘어나던 리드타임이 감소한 것에 의미를 부여했다. 하지만, 코로나19 이전인 2020년 1월(12.7주)에 비해서는 리드타임이 아직 두 배 이상 긴 수준이다.

 

<2017~2022년 6월 글로벌 반도체 리드타임 추이>

 

[자료: Bloomberg]

 

부품 재고 축적과 함께 감소하는 수요와 공급 격차

 

카운터포인트리서치(Counterpoint)의 스마트폰 부품 관련 자료에 따르면, 반도체 공급부족 현상은 최근 주요 부품의 수요와 공급 격차가 줄어들면서 대부분의 부품은 2022년 하반기에 완화세로 접어들 것으로 예상한다.

 

구세대 4G 프로세서와 PMIC는 여전히 재고량이 부족하지만, 주요 AP, Power amplifiers, RFIC를 포함한 5G 관련 칩셋의 재고 수준은 크게 증가하며 최근 공급 상황이 나아지는 중이다. 심지어 일부 부품은 가격 인하까지 진행되고 있어 연초와 다른 양상이 전개되고 있다.

 

카운터포인트리서치 측에 따르면 “OEM과 ODM들이 올해 초 코로나19로 인한 불확실성에 대처하기 위해 지속해서 주요 부품의 재고를 축적해왔다.”고 언급했다. 같은 자료에서 소비자와 기업 수요의 회복이 맞물려 공급망 전반에 발생한 반도체 부족 현상이 최근 몇 달 동안 부품 재고의 축적과 함께 수요 완화와 맞물리면서 수요와 공급 불균형 수준이 개선되고 있음을 확인할 수 있다.

 

<2021~2022년 상반기 주요 부품별 반도체 공급 부족 격차 추이> 

[자료: Counterpoint]

 

반도체 생산 설비에 대한 대규모 투자

 

전 세계적인 반도체 공급 부족 현상 지속으로 미국을 포함한 세계 주요 국가에서는 반도체 생산 설비에 대한 대규모 투자가 진행돼 왔다. 반도체장비재료협회(SEMI)의 자료에 따르면, 현재 건설 중인 시설들이 모두 가동되는 2024년 이후부터는 전 세계 반도체 생산 용량이 현재보다 약 40%, 특히 자동차 부문 공급 부족 해소에 기여할 수 있는 200㎜급 반도체 설비의 용량은 약 21% 증가하게 된다.

 

<200mm 반도체 설비 용량 추이> 

[자료: SEMI]

 

반도체 업계에서 많이 사용되는 용어로 ‘팹’(Fab)이 있다. 이는 제조 시설을 뜻하는 fabrication facility의 준말로 실리콘 웨이퍼 제조 공장이나 반도체 부품을 생산하는 공장을 의미한다. 여기서 생산한 반도체는 주로 컴퓨터나 스마트폰 등의 핵심 부품(CPU, GPU, RAM 등)으로 사용된다.

 

인텔은 미국 오하이오주에 건설 예정인 200억 달러 규모의 첨단 메가 팹, 애리조나주와 독일 공장을 포함해 6개의 팹을 운영 또는 건설 중에 있다. 삼성전자는 미국 텍사스주에 대규모 팹 건설을 투자할 계획이며, TSMC도 애리조나주에 유사한 시설을 계획 중에 있다. 이러한 시설이 완공되면 2025년부터 본격적으로 반도체를 생산할 것으로 예상된다. 다만, 전제조건이 있다. 이들 기업이 투자 시 미국 정부가 520억 달러 규모의 세금과 보조금을 지원하는 미국 반도체 지원법, 일명 'CHIPS 법안'이 통과돼야 한다는 것이다.

 

미국 정부의 반도체 투자 관련 정책 입법 진행 사항

 

바이든 미국 행정부는 첨단 미래기술에서 우위를 확보하고 반도체 공급난을 타개하기 위해 반도체 관련 정책을 펼치고 있다. 미국 행정부는 미국 내의 반도체 생산 역량 강화를 위하여 정부의 보조금과 인센티브 지급을 법제화하는 CHIPS 법안 통과를 위해 행정부와 반도체 관련 회사들은 노력을 기울이고 있다. 특히 인텔 CEO는 CHIPS 법안이 만약 시행되지 않는다며, 미국에 투자를 서두를 이유가 없다며 의회를 압박하는 발언을 하고 있다.

 

이같은 미국의 정책 움직임에는 90대 이후 지속적으로 감소하는 미국의 반도체 제조 관련 비중과 함께 한국, 대만, 중국 등 아시아 중심의 비중이 지속적으로 늘어나는 것을 경계를 위한 목적도 들어 있다.

 

<1990~2025년 글로벌 반도체 제조능력 지역별 비중(%)>

 

[자료: Deloitte]

 

지난 7월 19일 미국 내 반도체 산업에 520억 달러의 보조금과 인센티브를 지원하는 내용의 CHIPS 법안을 미국 상원은 이날 절차투표에서 찬성 64대, 반대 34로 통과시켰다. 빠르면 내주 타협안을 마련해 표결로 처리한다는 방침이며 이로써 상당 기간 표류하던 CHIPS 법안이 첫 장애물을 넘었다.

 

그러나 남은 장애물은 많은 상황이다. CHIPS 법안은 미국 상원과 하원에서 각각 내놓은 수정안에 있어서 반도체 투자 지원 내용 외에도 양 정당에서 대립 중인 내용을 함께 묶어서 협의가 사실상 이뤄지지 않을 수 있기 때문에 8월까지 법안 통과가 안 되는 것을 물론이고, 법안 폐기 가능성도 얼마 전까지 언론에서 등장했던 상황이다. 상원과 하원에서 조율을 마친 최종 반도체 지원법 합의안은 미 의회의 8월 휴회기간이 끝난 뒤에 처리에 나설 가능성이 높다.

 

시장 측면 조짐: 분기 기준 반도체 매출 감소

 

시장 조사업체 옴디아(Omdia)에 따르면, 2022년 1분기 글로벌 반도체 시장 매출은 1593억400만 달러로 이전 분기 대비 0.03% 하락했다. 분기 기준 반도체 시장 매출이 감소한 것은 2020년 2분기 이후 7분기 만에 처음이었다.

 

미국, 대만, 중국, 유럽 등 세계 주요 국가에서 앞다투어 신규 공장 및 장비에 대한 투자 계획을 늘리고 있기 때문에 반도체 공급량은 지금보다 늘어날 것이고, 다만 수요가 줄어 반도체 시장 매출이 점차 감소될 것으로 보인다. 그 과정에서 지금의 수요를 공급이 따라가지 못해서 발생한 반도체 공급부족 현상은 어떤 형태로든 완화될 것이다.

 

<글로벌 반도체 매출 퍼센트 변화>

[자료: Omdia]

 

자동차, 데이터센터 등 품목별로 다른 여파

 

이와는 달리, GM, 도요타, 혼다 등 완성차 제조업체들은 조립 라인을 최대로 가동할 수 있는 충분한 수의 반도체를 공급 받지 못하고 있다며 어려움을 호소하고 있다. 이들 기업은 반도체 공급 부족이 지속되면서 계획 대비 매출이 급감하고 있으며, 자동차 산업 조사업체인 AutoForecast Solution(AFS)의 예측에 따르면, 반도체 공급 부족으로 미국이 포함된 북미 대륙에서 목표 대비 약 100만 대의 자동차를 생산하지 못할 것으로 예상한다.

 

<2022년 반도체 공급 부족에 따른 생산 목표치 미달 예상 자동차 대수 >

[자료: AFS]

 

자동차 산업은 대기 수요가 쌓여 있는 만큼 여전히 수요가 공급보다 많이 남아 있으며, 자동차는 PC 및 노트북 판매가 줄어들기 시작하거나 휴대전화 판매량이 줄어들기 시작하더라도 수요가 쉽게 떨어지지 않을 품목이다. 그리고 데이터센터 시장에는 설령 경기 침체가 오더라고 수요의 변화는 적을 것이다. 여전히 데이터를 처리해야 하고, 기업과 소비자, 즉 소셜미디어 등을 지원하기 위한 데이터 서비스의 필요성은 사라지지 않는다.

 

시사점

 

반도체 업계는 전례 없는 공급망 위기 속에서 급증한 수요와 부족한 공급을 맞추기 위해 큰 노력을 기울이고 있다. 코로나19 사태와 재택근무 증가, 더 스마트한 자동차, 내연기관 차량 대비 10배 이상 반도체를 많이 사용하는 전기차 인기몰이 현상 등 여러 이유에서 증가한 수요를 공급이 따라가지 못하는 반도체 공급 부족 현상이 지금도 진행 중이며 해당 산업에서는 어려움을 호소하고 있다.  

 

한편으로 업계에서는 하반기 반도체 공급 부족에 대한 변화의 조짐에 대해 이야기하는 시각이 서서히 등장하고 있다. 이미 인플레이션 상승, 중국 소비자 지출 감소, 경기 침체에 대한 두려움으로 인해 이러한 반도체에 대한 소비자 수요가 감소하고 있으며, 기업들의 높은 수요가 지속될 것이라고 예상하고 초과 주문을 통해 쌓아온 재고가 존재하고 있다. 따라서 어느 시점에서 반도체 수요는 점차 줄어들고 있는데 기업들이 만일을 대비한 관행처럼 쌓아온 재고를 줄이게 되면서 공급 과잉을 걱정해야 하는 순간이 다가올 수 있다는 것이다.

 

이런 시각에 대해서 실리콘밸리에서 반도체 설계 관련 기업의 현지 지사장인 전문가 L씨는 인터뷰에서 “반도체 공급 부족 해소 시점에 대해서 여러가지 의견이 존재할 수 있지만, 반도체 관련 모든 분야에서 수요와 공급이 그렇게 빨리 해소되지 않을 것”이며, 특히 자동차 분야에서 사용되는 저사양 반도체 칩의 부족은 반도체 제조기업들의 수익성 등의 논리에서 우선순위가 밀리기 때문에 생산라인 조정 등에 막대한 비용과 시간이 소요되는 반도체 산업의 특성상 반도체 부족 현상이 적어도 자동차용 반도체 분야에서 지속될 것으로 예상했다.

 

미래에 대한 예측은 불확실한 부분이 많고, 반도체 산업의 경우 앞서 언급한 것처럼 수요나 공급과 같은 경제적 측면 외에도 예상하기 힘든 지정학적 요인이나 정치적 정책 상황 변동으로 인해 많은 변동성을 가지고 있다. 따라서, 반도체 분야 해당 우리 기업들은 변화하는 시장 변동 관련해 주의 깊게 모니터링이 필요한 때이다.

 

자료: Statista, Deloitte, SEMI, Gartner, TRENDFORCE, Bloomberg, Counterpoint, Omdia, AFS, KOTRA 실리콘밸리 무역관 자료 종합