삼성전자가 2030년까지 133조원을 투자해 비메모리 사업을 육성하겠다고 발표했다.

삼성전자가 비메모리 사업 육성을 위해 2030년까지 133조 원을 투자하겠다고 발표한 가운데, 정부도 1조 원을 투입해 비메모리 반도체 생태계 강화를 지원하겠다고 밝혔다. 정부나 삼성이 비메모리 반도체 산업 육성을 외친 것은 어제오늘의 일이 아니다. 메모리 분야에서 절대 강자로 올라선 삼성이지만 비메모리 사업 육성의 성과는 미미했다. 그만큼 비메모리 반도체는 또 다른 영역이다.

전문가들은 삼성의 변신에 기대를 걸고 있으나, 아직 성공에 대한 확신은 없다. 다만 비메모리 사업 육성에 대한 절실함이 커졌다는 삼성이 처한 현실과 그동안 축적된 역량과 자본 등을 고려할 때 비메모리 사업에서도 성과가 나오지 않겠느냐는 기대감이 있을 뿐이다. 전문가들은 삼성의 기술적 역량보다 판로 개척에 비메모리 사업의 성패가 달렸다고 판단한다. 막대한 현금을 보유하고 있는 삼성이 기술과 고객을 확보한 비메모리 업체의 인수에 나설 가능성도 꾸준히 제기되고 있다.

시스템 반도체로 불리는 비메모리 반도체는 정보를 저장하는 메모리 반도체와 달리 연산과 제어 등의 복잡한 기능을 수행한다. PC에 사용되는 중앙연산장치(CPU)와 스마트폰과 태블릿 PC에 사용되는 응용프로세서(AP), 자동차의 인포테인먼트 시스템용 AP, 카메라에 사용되는 이미지센서 등이 비메모리 반도체다.

삼성전자는 시스템 반도체 자체 개발과 생산 뿐 아니라 시스템 반도체의 위탁생산을 담당하는 파운드리 사업도 중점적으로 육성하기로 했다. 비메모리 사업은 시스템 반도체를 설계하는 팹리스 사업과 팹리스 업체들이 설계한 반도체를 위탁 생산하는 파운드리, 파운드리 업체가 생산한 웨이퍼를 받아서 조립하는 패키징, 반도체의 테스트를 담당하는 테스트 등의 분야가 있다.

휴대폰용 AP를 만드는 퀄컴은 팹리스 업체다. 퀄컴이 설계한 시스템 반도체를 위탁생산하는 대만의 TSMC는 대표적인 파운드리업체다. 인텔이나 삼성전자는 도체 설계와 제조, 패키징, 테스트까지 일괄 공정 체계를 갖춘 종합반도체기업(IDM)이다.

메모리 반도체는 소품종을 대량으로 생산하기 때문에 대규모 설비투자와 자본, 미세 공정을 통한 기술과 가격 경쟁력이 중요하다. 반면에 메모리 반도체는 다품종을 소량으로 생산해야 하고 고객의 다양한 요구를 충족시킬 수 있는 설계 역량 확보가 중요하다. 삼성이 비메모리 사업 육성 계획을 밝히면서 설비투자보다 R&D 투자 규모를 더 크게 잡은 이유가 여기에 있다.

삼성이 밝힌 설비투자 규모는 12년간 60조 원, 연간 5조 원이다. 인텔이나 TSMC가 연간 100-120억 달러를 설비투자로 지출하는 것을 고려하면 큰 규모는 아니라는 얘기가 나온다. 반면에 12년간 70조 원의 R&D 투자는 큰 규모라는 평가다.

파운드리 육성…한국 비메모리 생태계도 강화

파운드리 시장은 파운드리 전문업체인 대만 TSMC가 점유율 50% 이상을 차지하며 강자로 군림하고 있다.

삼성전자는 올 연말 완공을 목표로 6조 원을 투자해 경기도 화성에 파운드리 전용 공장을 건설하고 있다. 공정기술경쟁력을 확보하기 위해 더 정밀하게 회로를 그릴 수 있는 EUV(극자외선) 노광장비를 활용한 7나노 공정을 도입한다. TSMC가 웨이퍼만 생산하는 퓨어 파운드리 업체인데 반해 삼성전자는 패키징과 테스트까지 처리하는 IDM 파운드리 사업을 추진한다.

삼성은 EUV라인이 완공되면 고객들을 확보하는데 유리해질 것으로 기대하고 있으나, 전문가들은 팹리스 업체와 파운드리 업체 간의 끈끈한 관계를 고려하면 쉬운 일은 아니라고 보고 있다.

유진투자증권의 이승우 반도체 애널리스트는 “삼성이 14나노 핀펫(FINfet) 가공기술을 적용했을 때 파운드리 사업에 대한 기대가 컸다. 기술적으로 TSMC를 앞섰다고 했기 때문에 TSMC를 따라잡을 것으로 기대했는데 결과는 그렇지 않았다.”며 “파운드리 사업 성공은 기술만의 문제가 아니다”고 말했다.

그는 삼성이 파운드리만 하는 업체가 아니라 칩셋을 만드는 업체라는 점이 파운드리 사업 확장에 부정적인 요인이 될 수 있다고 지적했다. “경쟁업체가 다른 팹리스 업체를 두고 굳이 경쟁사 격인 삼성에 반드시 위탁생산을 해야 할 이유가 없다”는 얘기다.

그는 “이런 어려움을 이겨내려면 가공 기술이 월등해 삼성에 위탁생산을 맡겼을 때 좋은 성능의 제품이 나온다는 확신을 심어줘야 할 것”이라고 말했다.

반도체 시장조사 전문기관인 IBS에 따르면 지난 연말 현재 삼성의 파운드리 시장점유율은 14.9% 수준이다.

다른 업계 전문가도 “파운드리 계약은 3-5년간 유지되는 장기 계약이기 때문에 고객과의 신뢰 관계가 중요하다”며 “한번 고객이 되면 쉽게 위탁생산 업체를 바꾸지 않다”고 말했다.

하지만 그는 “삼성이 2017년부터 미국과 중국, 유럽 등을 돌면서 파운드리 포럼을 개최하고 있는데 처음에는 고객사가 반신반의하는 분위기였으나, 최근에는 구체적으로 가격을 물어보는 등 점차 관심이 높아지고 있다”며 “고객사의 입장에서 현재 아무리 좋은 파운드리 업체에 맡겨 위탁생산을 한다고 해도 공급선을 넓히면 가격 경쟁을 시킬 수 있는 등 유리한 점이 많다. 시간이 걸리더라도 점유율을 높여 나갈 수 있을 것으로 본다”고 말했다.

그는 “이 시장이 완전경쟁 시장이 아니라는 점도 고려해야 한다”며 “기술력을 갖춘 업체가 많지 않아 삼성이 점유율을 높일 수 있을 것으로 본다”고 말했다.

정은승 삼성전자 파운드리사업부 사장이 2019년 5월15일 미국 캘리포니아주 산타클라라에서 열린 삼성파운드리 포럼에서 공정 기술을 소개하고 있다. (사진: 삼성전자 제공)

삼성은 파운드리 사업을 육성하면서 반도체 설계를 전문으로 하는 한국의 중소 팹리스 업체 지원에도 나서기로 했다. 팹리스 고객들이 제품 경쟁력을 강화하고 개발 기간도 단축할 수 있도록 설계 관련 분석 수단과 소프트웨어 등 지식재산권도 지원한다는 방안이다. 삼성은 중소 업체들이 설계한 소량 제품도 위탁생산할 계획이다.

정부도 지난달 30일 20300년까지 R&D) 사업에 1조원을 투입하고 세제 혜택 등을 포함한 비메모리 반도체 산업 육성 방안을 발표했다. 반도체의 소재부터 설계와 제작 등을 포함한 생태계 구축이 핵심이다.

전문가들은 비메모리 반도체 산업 육성을 위해서는 이런 생태계 조성이 핵심이고 이런 내용이 과거에 나왔던 비메모리 반도체 산업 육성 정책과의 차이점이라고 전했다.

산업연구원의 김양팽 연구원은 “이번 대책은 시스템 반도체의 범위를 넓혀서 보고 있다. 지금까지는 반도체 기술개발에만 신경 썼지만, 이번에는 파운드리와 팹리스 업체에 대한 지원과 팹리스 업체와 파운드리 업체의 연결까지 정책을 확장했다”고 말했다.

그는 삼성을 비롯한 한국 반도체 업체의 비메모리 기술에 대해 “못 만드는 건 아니다”며 “중소기업들도 바이오칩이나 그래픽, 통신 등의 분야에서 시스템 반도체 설계 기술이 없는 게 아니다”고 말했다.

다만 한국 시장이 협소하고 파운드리 설비가 부족하다 보니 이들 업체가 개발한 반도체의 시제품 생산이나 상용화에 어려움이 많았다는 지적이다.

김 연구원은 “정부의 지원 방안은 이런 문제 해소에 중점을 두고 있다”며 “생태계가 갖춰지지 못해 팹리스 업체와 파운드리 업체의 연계가 안 되는 문제를 해소하려는 것”이라며 “일단 이런 생태계가 갖춰지면 시간이 지나면서 시스템 반도체 산업의 발전을 기대할 수 있을 것”이라고 말했다.

이 애널리스트도 “국내 팹리스 산업이 왜 이 모양이냐는 지적이 나올 때마다 삼성의 역할론이 제기됐다”며 “삼성이 거기에 어느 정도 부응하는 방안을 제시했다”고 평가했다.

일각에서는 중소업체들이 기술 유출 등을 우려해 삼성에 위탁생산하는 것을 기피 할 수도 있다는 얘기도 나온다.

하지만 김 연구원은 “도면을 들고 오면 바로 유사품을 생산하는 게 아니냐는 우려가 있을 수 있으나 지금은 그런 시대는 아니다”며 “그런 일이 발생하면 바로 특허 소송과 지식재산권 소송에 휘말리게 될 것이다. 반도체는 단순 조립제조업 제품과 그런 부분에서 다르다”고 말했다. 그는 또 파운드리 사업을 육성하려는 의지가 강한 삼성에게 기술탈취는 자살행위나 마찬가지라며 파운드리 업체가 그런 식으로 사업을 할 수는 없다고 강조했다.

시스템 반도체 만들 수 있으나 내세울 만한 제품 없었다.

삼성은 메모리 반도체만 개발한 게 아니라 시스템 반도체도 개발해 왔고 개발 능력도 어느 정도 갖추고 있다. 하지만 내세울 만한 제품이 없었다. 메모리 사업의 호황에 취해 비메모리 사업 육성이 주춤했던 탓도 있다.

산업연구원의 김 연구원은 “삼성이 자동차용 반도체를 예전부터 개발해 왔지만 안전 인증을 받지 못해 채용이 안 됐다”며 “모바일용 AP도 생산하고 있지만 자사 제품에만 쓰인다. 수출용 휴대폰은 퀄컴의 칩셋을 쓴다. 국가별로 법규가 다르기 때문”이라고 말했다.

삼성은 자율주행차 보급 확대 등에 따른 반도체 수요 증가에 대응하기 위해 자동차용 반도체 개발과 생산에 나섰고 최근 투자를 확대하고 있다.

삼성은 이달에 차량용 반도체 개발과 관리 프로세스에 대해 독일 시험인증 기관인 ‘TUV 라인란드’로부터 기능 안전 국제 표준 ‘ISO 26262’ 인증을 받았다. 차량에 탑재되는 전기 전자 시스템의 오류에 따른 사고 방지를 위해 ISO에서 제정한 인증 기준이다. 삼성은 아우디에 자동차 인포테인먼트 시스템을 종합적으로 제어하는 차량용 반도체 ‘엑시노스 오토 V9’을 공급하기로 했다.

유진투자증권의 이 애널리스트는 삼성이 파운드리 사업과 마찬가지로 자동차용이나 모바일용 AP, CPU 등의 시스템 반도체 개발과 판매에서도 월등한 경쟁력을 갖춰야 판로를 확보할 수 있다“고 말했다.

그는 “삼성이 모든 사업을 다 하니 견제의 대상이 된다. 휴대폰 업체가 경쟁사인 삼성의 휴대폰용 AP 사용을 꺼리는 게 당연하다”며 “자동차용 AP도 자동차 업체들이 기존 업체들과의 거래를 끊고 삼성 제품을 사용하기 쉽지 않을 것이다. 기술이 월등히 좋지 않으면 쉽지 않다. 거기다 미래 자동차는 바퀴 달린 휴대폰과 비슷해질 거라는 예상이 많은데 이런 면에서 삼성이 결국 자동차 산업에 뛰어드는 것이 아니냐 하는 경계심도 작용할 것”이라고 말했다.

CPU 사업에서는 라이선스 문제 등으로 빠른 성장이 어려워 파운드리 생산에 주력하는 게 바람직할 것이라는 지적이 나온다. 이 애널리스트는 “삼성이 서버용 칩도 개발은 하는데 잘 안된다”며 “CPU는 인텔의 경쟁사인 AMD를 고객으로 끌어들여 파운드리로 가는 게 맞을 것 같다”고 말했다.

현재로서는 시스템 반도체 중 삼성이 가장 잘 만들 수 있는 제품으로 휴대폰 카메라에 사용되는 이미지센서가 꼽히고 있다. 시장조사기관 IHS마켓에 따르면 삼성의 이미지센서 세계 시장 점유율은 19.6%로 일본 소니에 이어 2위를 달리고 있다. 삼성이 세계 1위의 휴대폰 생산업체라는 여건도 이 사업 전망을 밝게 하고 있다.

이 애널리스트는 “이미지 센서 분야에서 삼성이 잘하고 있다”며 “기술적으로도 격차가 크지 않고 삼성이 충분히 1위로 올라올 수 있는 사업”이라고 말했다.

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