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반도체산업
반도체산업(半導體産業, semiconductor industry)은 정보를 저장하거나 논리적으로 계산하여 처리하도록 설계된 부품을 생산하는 산업을 말한다.
반도체는 크게 정보를 저장할 수 있는 메모리반도체와 정보저장 없이 연산이나 제어기능을 하는 시스템반도체(비메모리반도체)로 구분된다. 메모리는 표준품의 대량생산에 필요한 생산기술이 경쟁력의 핵심요인으로 작용하고 있고, 시스템반도체는 응용제품의 운용에 필요한 설계기술이 경쟁력의 관건으로 작용하고 있다. 반도체 용도는 장난감에서부터 전자제품은 물론 우주항공에 이르기까지 다양하게 사용되고 있으며, 최근에는 자동차와 로봇 등에 새로운 시장으로 부상하여 세계 각국에서 개발 경쟁을 치열하게 벌이고 있다.
목차
개요[편집]
반도체산업은 반도체 재료 및 반도체 전자회로소자의 제조·제작과 이들의 응용을 생산의 목적으로 하는 산업이며 넓게는 반도체소자 응용기기의 제작 및 이와 관련된 산업을 포함한다. 전자산업의 근간을 이루고 있다.
반도체는 일상생활에 사용되는 전자기기뿐만 아니라 첨단무기, 항공우주 등 미래 전략 산업에도 반드시 필요한 부품이다. 따라서 미국과 중국이 반도체 패권전쟁을 먼저 시작하였고 여전히 끝이 보이지 않는 차량용 반도체 부족 현상을 계기로 주요국은 반도체산업 육성을 위한 다양한 정책을 수립하고 있다. 미국은 반도체 제조업의 부활을 추진하기 위해 반도체 지원법을 제정하였고 EU도 역내 반도체 생산을 늘리려 하고 있다. 대만과 일본 역시 반도체산업을 강화하기 위해 기업과 정부 차원에서 지원을 확대하고 있다.
대한민국 반도체산업은 1980년대 중반부터 시작되었는데 메모리반도체를 중심으로 성장하여 반도체 수출이 전체 수출의 약 20%를 차지하고 있다. 또한 세계 메모리반도체 시장 점유율이 60%에 육박하고, 전체 반도체 시장에서도 미국에 이어 2위를 유지하고 있다. 따라서 한국 반도체산업은 국내뿐만 아니라 해외에서도 매우 중요한 위치에 있다.
연원 및 변천[편집]
반도체산업의 기본 소재가 되는 반도체의 개발은 일찍이 1839년 M. 패러데이의 황화은(黃化銀) 실험에서 비롯되지만, 오늘날 반도체산업의 중심이 되고 있는 원소반도체의 재료인 규소의 공업적 이용이 시작된 것은 1939년경부터이다. 또 현대식 반도체산업의 시작은 1948년 저마늄으로 된 점접촉형(點接觸型) 트랜지스터가 W. 쇼클리에 의해서 발명되고, 1951년 합금형 접합 트랜지스터가 미국에서 실용화되는 등 반도체소자 개발이 급진전을 이룬 데서부터 시작되었다. 이때부터 전기통신기술의 일부 기초로서 발전해 온 전자기술이 반도체산업을 중심으로 하여 모든 산업으로 확산·응용되어 일상생활과 직결되기에 이르렀으며, 사회환경을 변혁시키는 단계까지 이르고 있다.
반도체산업의 중심인 반도체소자의 제작은 초고순도(불순물율 약 10-10)의 균일한 단결정을 얻고, 그 속으로의 불순물 첨가를 확산 등의 방법으로 마음대로 제어할 수 있는 기술, 섬세한 도형을 작은 반도체 박판(薄板) 표면에 사진식각(寫眞蝕刻)시키는 기술 등 정밀한 생산기술과 시설 등의 뒷받침을 필요로 한다. 또 이들 공정에서 사용되는 용수(用水)와 자재(資材)도 매우 순도가 높아야 하며, 공정과 작업환경도 극도로 정밀하게 제어 조절되어야 한다. 반도체소자 제작공정에서 쓰이는 물질의 순도는 특히 전자급(electronic grade)이라 하여 구별한다.
한국 반도체산업은 1965년 미국계 기업의 국내 진출로 처음 도입하게 되었으며, 당시 국내는 양질의 저임노동력이 풍부하여 조립가공분야에 진출하였다. 국내기업에 의한 실질적인 반도체산업은 1983년 삼성과 금성, 그리고 현대전자가 메모리반도체 분야에 본격 투자함으로써 시작되었으나, 그동안 심한 구조조정을 거쳐, 현재 삼성전자와 SK하이닉스만이 메모리를 생산하고 있다. 오늘날 메모리분야에서 세계 최강의 반도체산업 입국으로 부상하여 세계시장을 선도하고 있다.
반도체의 기술혁신 변화 과정을 보면, 1980년대에는 메모리반도체의 소형화가 주류를 이루었고, 1990년대에는 고속화 기술이 수요제품을 선도해 나갔다. 2000년대에는 저소비전력화 기술이 녹색성장 정책과 함께 응용제품을 리드해나가고 있다.
반도체산업의 정의 및 범위[편집]
반도체는 전자기기에서 연산, 제어, 전송, 변환, 저장 등 첨단서비스를 수행하는 핵심부품이며, 반도체산업은 이를 생산하는 제조업을 중심으로 후방산업인 제조 장비, 소재산업을 포함한다. 반도체는 일반 가전에서부터 첨단 로봇에 이르기까지 대부분의 전자기기에 핵심부품으로 사용되고 있으며, 반도체의 범위에는 전자 집적회로(IC: Integrated Chip)를 비롯하여 개별소자, 광전자, 실리콘 웨이퍼 등이 포함된다.
반도체산업은 반도체 제조업을 중심으로 구성되어 있으나, 반도체산업 생태계는 반도체 제조를 위해 필요한 제조 장비, 소재산업까지 포함하고 있다. 반도체산업의 범위는 반도체 제조 공정이 분화되어 모든 공정을 수행하는 종합반도체 기업(IDM: Integrated Device Manufacturer), 설계만을 담당하는 팹리스(Fabless), 제조를 담당하는 파운드리(Foundry), 가공된 웨이퍼를 검사하고 포장하는 후공정 기업과 함께 제조 장비, 소재 기업도 포함된다.
반도체산업의 특징 및 글로벌 트렌드 변화[편집]
반도체는 크게 정보를 저장하고 기억하는 메모리반도체와 정보를 처리하는 시스템반도체로 구분된다. 매출액 기준 시장 규모는 메모리반도체가 30% 미만이며, 시스템반도체가 70% 이상을 차지하고 있다. IT 제품에 채용되는 반도체는 제품의 용도에 따라 다양한 반도체가 사용되고 있는데, 대부분의 기기는 메모리반도체와 시스템반도체를 함께 사용한다.
메모리반도체는 규격이 일정하게 표준품으로 대량 생산되기 때문에 수요와 공급 상황에 따라 가격이 크게 변하는 특징을 가지고 있다. 시스템반도체는 특정 기능을 수행하기 위해 주문 제작방식이 일반적이므로 수급이 안정적이고 가격 변동도 크지 않다. 시스템반도체 중에서도 이미 범용화되어 있는 CPU, AP, 통신용 반도체 등은 주문 제작방식이 아니라 공급자가 대량으로 공급하고 있으나, 시장 주도권을 공급자가 쥐고 있어 여전히 고부가가치 실현이 가능하다. 반면, 메모리반도체는 특정 기능 수행이 아니기 때문에 채용하는 IT제품의 범위가 한정되지 않아 시스템반도체보다 적용 범위는 더 넓지만, 단가가 저렴하고 시장 주도권을 수요자가 쥐고 있어 경기 변동에 민감하다.
반도체산업은 전자기기의 핵심부품인 반도체를 제조하는 산업으로 종합반도체에서부터 분화를 거치며 발전했다. 그리고 반도체 종류가 다양해지고 시장이 커지면서 반도체 설계, 제조, 포장, 테스트 등 각각 공정 단계별 전문기업이 등장하면 서 복잡해졌다. 시기별로는 <위 그림>과 같이 반도체가 처음 발명된 1950년대에는 모든 공정을 수행하는 종합반도체 기업(IDM)만 있었으나 제조공정별로 전문기업이 등장하여, 1980년대부터는 반도체 설계를 전문으로 하는 팹리스와 제조를 전 문으로 하는 파운드리로 수직 분업화되었다. 초기 반도체산업은 규모가 크지 않고 제조시설에 대한 초기 투자 비용도 많지 않아 종합반도체기업이 일반적인 형태였으나, 최근 초기 투자 비용이 증가함에 따라 설계를 전문으로 하는 팹리스가 성장한것이다. 이후 팹리스 수가 늘어나고 수요가 증가함에 따라 대만의 TSMC와 같이 제조만을 전문으로 하는 순수 파운드리 시장도 빠른 속도로 성장했다. 최근 우리나라에서 시스템반도체로 언급되고 있는 파운드리는 대만 기업의 세계시장 점유율이 60% 이상으로 압도적인 지위에 있다.
반도체산업 전망[편집]
글로벌 반도체 시장은 미국이 50% 이상 점유율을 차지하고 있고, 한국은 약 20%로 세계 시장 2위다. 메모리 반도체의 경우 한국 기업들이 60%의 시장 점유율을 가지고 있어 대한민국 위상이 대단히 높다. 시스템 반도체쪽에선 미국이 높은 시장 점유율을 보이고 있다.
전체 반도체 시장에서 메모리 반도체 시장 크기는 30% 전후이며, 시스템 반도체는 약 60%를 차지하고 있다. 시스템 반도체의 시장 크기가 크고, 제품 단가가 높기 때문에 우리가 시스템 반도체에 대해 더더욱 관심을 가지고 육성해야 한다.
국가별 세계 반도체 시장 점유율을 보면, 반도체를 처음으로 개발한 미국이 시장 점유율 50% 전후를 유지하면서 1위를 차지하고 있다. 한국은 2013년에 일본을 앞지르기 시작하면서 지금까지 2위 자리를 지키고 있다. 그 다음으로는 중국과 대만 등이 세계 시장에서 높은 점유율을 차지하고 있다.
일본 반도체산업은 1970년대 전자제품들이 세계 시장에서 많이 팔릴 때, 일본 전자기업들이 직접 반도체를 개발 및 공급해 세계 시장 점유율도 상당히 높았다. 그런데 미국과 일본의 반도체 협정 등에서 문제가 있었고, 전자제품 업체들이 반도체를 만들었기 때문에 반도체 산업에 대한 의사 결정이 늦게 이뤄진 측면도 있다. 하지만 반도체 제조 장비나 소재 부분은 여전히 일본의 기술력이 상당히 높은 것으로 평가된다.
한국은 현재 세계 시장 2위의 지위를 차지하고 있지만, 여전히 미국과 일본의 소재 장비에 의존하고 있다. 한국이 세계 2위까지 올라가는데는 글로벌 반도체 공급망이 상당한 역할을 했다.
반도체 산업은 자동차, 조선 산업과는 다른 특이한 생산구조를 가지고 있다. 자동차, 조선 등 주력 산업은 메이커들이 협력 업체들의 부품과 자신들이 제작한 핵심 부품을 조립하는 방식이다. 하지만 반도체산업의 중심은 웨이퍼다. 반도체는 웨이퍼 이외에는 다른 부품들이 사실상 들어가지 않는다. 반도체는 처음부터 끝까지 웨이퍼 가공으로 끝나기 때문에, 다른 부품의 조달이나 협력업체들은 존재하지 않는다. 반도체 제조업에선 웨이퍼를 만들기 위해 필요한 제조 장비업체, 그리고 소재 업체들이 자동차나 조선업체의 부품기업과 같은 역할을 한다.
시스템 반도체의 경우 펩리스가 설계를 하고, 파운드리가 제조를, 그리고 후공정 기업들이 포장과 검사를 담당한다. 시스템 반도체산업을 육성하기 위해선 파운드리도 육성해야 한다는 의견이 나오고 있다.
종합 반도체 기업들은 과거 인텔처럼, 처음부터 메모리 반도체를 만들던 기업이 시스템 반도체를 만들거나, 차량용 반도체처럼 내구성이나 신뢰성이 중요해 기술을 외부로 유출할 수 없는 업체들이 시스템 반도체도 직접 만들고 있다. 하지만 대부분 종합 반도체 기업들은 메모리 반도체를 생산하고 있다.
밸류체인 차원에서 보면, 시스템 반도체의 디자인은 미국의 시장 점유율이 가장 높고, 메모리 반도체의 디자인은 한국이 주도하고 있다.
반도체 제조 분야에선 웨이퍼를 가공하는 전공정 분야에선 메모리 반도체를 생산하고 있는 한국과 파운드리 분야에서 기술력을 가지고 있는 대만이 시장 점유율이 높다. 후공정 분야에선 한국은 메모리 반도체를 하다 보니 후공정도 내재화하고 있다. 이에 반해 대만은 파운드리 위주로 하고 있으며, 후공정도 외부에 맡기고 있다.
공급망에 대한 문제가 이슈가 되기 시작한 것은 코로나19 팬데믹 이후 미국과 독일 등 자동차 강국이 반도체 조달문제로 자동차 생산에 문제가 발생하기 시작하면서부터다.
코로나 팬데믹 당시 차량용 반도체 부족 현상이 발생했을 때 미국 자동차 업체들도 가동을 중단할 수밖에 없었다. 여기에서 반도체 공급망에 대한 문제의식이 생겼다.
반도체 시장 점유율은 미국이 가장 높지만, 웨이퍼를 투입해 생산하는 부분에선 미국의 활동이 저조하다. 1980년대 이후 메모리 반도체는 한국에서, 그리고 시스템 반도체는 대만에서 생산량이 늘어났고 유지되고 있다. 반도체 생산 능력 측면에선 대만과 한국이 가장 높은 비중을 차지하고 있다.
반도체 소비 측면에선 미국, 중국, 유럽이 반도체를 가장 많이 소비하고 있다. 실제적으로 반도체 수요가 가장 많은 국가는 중국이다. PC, 스마트폰, TV 등 전자제품을 중국에서 가장 많이 만들고 있기 때문이다.
반도체 공급망에 대한 관심이 높아지면서 미국에서 먼저 반도체 공급망 점검에 나섰다. 이후 미국에서 반도체 제조업을 부활시켜야겠다는 움직임이 나타났다. 미국이 국내 기업들뿐 아니라 해외 기업에도 보조금을 지급하고, 삼성전자와 대만 TSMC가 공장을 건설하고 있다. 미국의 움직임을 본 유럽과 일본도 다시 반도체 제조업에 뛰어들었다. 미국에서는 2022년 8월에 반도체와 과학법이 통과되면서 미국 내 반도체 건설 기업들에게 세제 혜택을 25%까지 주기로 했다. 현재 보조금 지급에 관한 여러 조건들이 논의되고 있는 상황이다.
일본은 대만의 TSMC을 유치하고 보조금을 줘가면서 반도체 산업을 다시 육성하려고 노력하고 있다. 유럽은 최근 반도체법이 통과됐다.
지난 40년간 반도체산업은 연평균 10% 이상의 높은 성장률을 보였다. 놀라운 것은 앞으로 반도체 산업의 성장률이 더 높게 나타날 가능성이 크다는 것이다. 챗GPT와 인공지능 기술들이 우리 곁에 가까이 다가왔기 때문이다.
이전의 산업들은 반도체를 이용해 데이터를 저장 및 처리할 경우 일단 사람들의 손을 거쳐야만 했다. 하지만 이제는 인공지능이 직접 데이터를 입력하고 생성한다. 딥러닝을 통해 학습을 하다 보니 데이터 처리 용량이 엄청나게 늘어났다.
반도체 산업의 변화는 계속 일어나고 있고, 비즈니스 모델 측면, 국가적 측면에서도 변화는 계속 이어질 것이다. 기술적인 측면에선 챗GPT, 인공지능, 자율주행 자동차 등 분야 연구개발이 활발하게 이뤄지고 있다. 메모리 반도체에선 올해가 DDR4에서 DDR5로 전환되는 시점이다.
고부가가치 메모리 반도체가 시장에 보급되기 시작하고 있다. 저조한 수출 실적도 어느 정도 만회할수 있을 것이란 기대감이 나오고 있다. 반도체 산업은 수요 산업과의 연계가 필요하다. 현재 세계 시장의 소비 심리가 둔화돼 있는 상태이기 때문에 얼마나 변화가 있을지 우려되는 부분이 있다.[1]
동영상[편집]
파일[편집]
파일:(산업연구원) 보고서 - 반도체산업의 가치사슬별 경쟁력 진단과 정책 방향.pdf
각주[편집]
- ↑ 장길수 기자, 〈반도체 산업의 변화와 시장 전망〉, 《로봇신문》, 2023-05-11
참고자료[편집]
- 〈반도체산업〉, 《두산백과》
- 〈반도체 산업 (半導體 産業)〉, 《한국민족문화대백과사전》
- 〈반도체 산업〉, 《위키백과》
- 장길수 기자, 〈반도체 산업의 변화와 시장 전망〉, 《로봇신문》, 2023-05-11
같이 보기[편집]
