구미가 정부의 반도체 소부장 특화단지로 지정됐지만 갈길이 멀다는 지적이다. 각고의 노력끝에 선을본 후 결혼식은 올렸지만 옥동자를 많이 낳아 웃음소리가 나와야 한다고 말한다. 

정부가 첫 국가첨단전략산업 특화단지로 경기 용인‧평택, 경북 구미, 전북 새만금 등 7개 지방자치단체를 지정했다. 7월20일 지정된 첨단 특화단지는 ▲경기 용인‧평택(반도체 최대 생산거점) ▲경북 구미(반도체 핵심소재) ▲충남 천안‧아산(차세대 디스플레이) ▲충북 청주(최첨단 이차전지)▲전북 새만금(이차전지 핵심광물) ▲경북 포항(이차전지 소재) ▲ 울산(미래이차전지 수요대응) 등 7개 지자체다.

경기 용인‧평택은 562조 원의 민간 투자 계획을 내세워 반도체 첨단 특화단지로 뽑혔고, 경북 구미는 4조7000억 원의 투자 유치 계획으로 선정됐다. 이번 지정된 지자체는  최소 4조2000억 원에서 최대 12조1000억 원의 민간 투자가 예정되어 산업부는 2042년까지 7개 첨단 특화단지에 614조 원 규모의 투자유치 계획도 발표했다.

◆ 글로벌 반도체 패권경쟁 생존은 소부장 

한국은 부품, 장비, 소재를 담당하는 산업 생태계가 열악하다. 현재 미국이 반도체 시장에서 막강한 힘을 휘두를 수 있는 것은 반도체 장비 및 소프트웨어(EDA) 회사를 많이 보유하고 있기 때문이다.

일본의 강력한 힘 또한 장비 회사와 소재 회사로부터 온다. 반면 한국과 대만은 반도체 소부장 부분에 취약해 미국과 일본 기술에 크게 의존할 수밖에 없는 상황이다.

일본의 장비와 소재 기업들은 일본 소자 회사가 육성해 동반성장해 왔다. 반면 한국 소자 기업들은 그렇지 못했다. 반도체 후발주자인 한국은 일본을 따라잡는 것이 시급해 이미 미국과 일본에서 개발된 장비와 소재들을 구입하는 방법을 선택한 것이다. 

◆ 재주는 곰이 부리고 돈은 사람이

우리나라는 반도체 완제품 생산으로 고가의 장비를 해외에서 들여왔다. 실제로 네덜란드 장비 기업 ASML이 공급하는 EUV 장비 대당 가격이 2천300억원 이상으로 삼성전자의 평택 P3공장의 1개 라인에 EUV 장비 10대가 들어간다면 2조원이 넘는 엄청난 금액으로 이런 막대한 장비금액을 한국이 아닌  네덜란드 회사가 가져간다.

이처럼 삼성전자와 SK하이닉스가 반도체 생산시설에 15조원을 투자할 경우, 투자금액의 70%를 미국과 일본 장비 및 소재 업체가 가져가고 나머지 30%만 건설회사등 국내 장비 업체들이 나눠 가는 실정이다.

반도체 분야 전문가들은 글로벌 반도체 패권 전쟁에서 생존 방법은 반도체 중소 소부장(소재·부품·장비) 기술 육성이라고 말한다.

이는 최첨단 반도체 설계 기술과 자금이 있어도 반도체 장비와 소재가 없으면 반도체 완성품을 만들 수 없기 때문이다. 한국은 메모리 편중 정책으로 인해 전방산업에서 취약해 지금이라도 경쟁력 있는 소부장 혁신기업을 발굴하고 건강한 파트너십으로 동반성장을 이뤄야 한다고 말한다.

◆ 구미산단  반도체 글로벌 소부장 산업 육성책은 

반도체가 미국과 중국간의 패권경쟁의 핵심으로 떠오른 현시점에서 정작 정부가 해야 할 역할과 전략적 우선순위가 무엇인지를 먼저 판단해야 한다. 한국이 메모리 반도체에서 선두를 달리고 있으나 이미 세계 1, 2위의 메모리 70% 이상 점유율과 천문학적 영업이익을 구가하고 있는 소자분야 대기업에 국민의 세금을 지원하거나 세율을 감해주는 것은 큰 의미가 없다.

다만, 글로벌 경쟁을 위해 대학의 인력 육성, 인프라 지원을 늘리고, 공장 건축 용적율 제한, 인허가 지연 등으로 경쟁국에 비해 불리한 규제를 하는 것은 입법을 통해 당연히 시정되어야 한다.

무엇보다 정부가 국민의 세금과 한정된 재원을 올바르게 사용하려면 취약한 산업과 차세대 기술에 '선택과 집중' 지원이 필요하다. 팹리스(설계회사)와 국내 거대 소자기업에 의해 외국기업과 역차별을 당해 오면서도 치열하게 생존해온 중소 소부장(소재·부품·장비), 후공정(OSAT)업체의 생태계를 전례 없이 혁신적으로 지원하고 육성해야 한다.

축구로 비교하자면 아무리 전세계 경쟁이 치열하더라도 이미 글로벌 스타가 된 손흥민 선수에게 몇 퍼센트의 세액 감면과 상금 지급이 무슨 의미가 있겠나? 오히려 앞날의 국가대표와 경기력 향상을 위한 유소년 축구에 씨앗을 심고 토양을 가꾸는 돈이 미래지향적일 것이다. 정부가 투자할 일과 기업의 투자는 달라야 한다.

◆ 반도체 시장 치열한 치킨게임 구미 소부장 산업 대책은 무엇 

반도체 시장은 치열한 치킨게임으로 정부는 1980년대 국내 반도체 소자산업을 비상한 의지와 적극적 지원으로 키워냈다. 10년 후 한국의 소부장도 오늘날 미일의 수준을 능가할 수 있는 밑그림을 그리고 파격의 지원을 해야 한다. 국내 소자부문의 삼성,SK  두 대기업은 문어발 경영과 수직계열화로 불황의 시기에 모회사까지 위험했던 일본 반도체 기업들의 '몰락한 전철'을 밟지 말아야 한다. 

이를 위해서는 경쟁력 있는 소부장 혁신기업을 발굴하고 건강한 파트너십으로 동반성장을 이뤄야 한다. 소부장 중소기업은 오로지 '혁신'만을 신념과 수단으로 '기술과 품질과 원가'에만 회사의 운명을 걸어야 한다.

지난 50년간 반도체 산업의 실패와 오늘의 성공에서 '과거 한 기업이 모든 것을 다하려고 했던 IDM(종합반도체기업)의 퇴조'라는 흐름을 봤다.

삼성전자가 일본 엘피다를 몰락시키고 메모리의 절대강자로 우뚝 선 배경에는 ▲풍부한 자금 ▲탁월한 혁신▲최저의 원가로 집약되는 3요소가 꼽힌다. 

그러나 파운드리에 진입하면서 TSMC와 승부를 피할 수 없게 됐으며, 앞으로 점점 힘들어질 전망이다. 시장과 가격의 변화가 극심한 메모리에서 번 돈으로 파운드리와 메모리에 투자 역량을 분산해야 하는 현실과 기하급수적으로 상승하는 장비가격 등은 결국 삼성의 딜레마가 될 것으로 우려된다.

◆ AI 반도체를 성공시킬 방법론 'MPC'

우리나라는 중소기업 위주로 발전한 대만 반도체 산업과 달리 대기업 중심으로 발전해 왔다. 삼성전자도 애플, AMD, 엔비디아, 인텔, 퀄컴 등 대형 고객사 위주로 대량 생산이 가능한 업체 대상으로 영업해 왔다.

문제는 이런 대형 고객사도 시장에서 검증된 시스템 반도체용 임베디드 소프트웨어(SW)와 설계자산(IP)을 필요로 한다는 것이다.
시스템 반도체에 내장되는 IP와 SW는 위험을 감수할 용감한 중소기업에 의해 확보된다. 대기업의 경우 양산할 때 문제가 발생하면 위험이 너무 크고 손해가 막심해서 새로운 IP를 채용하기가 어렵게 된다. 반면에 중소기업이 여러 번의 시행착오를 거쳐 반도체 양산에 성공하면 파운드리는 검증된 IP와 구동 SW를 쉽게 확보할 수 있다.

즉 시장 유연성을 갖춘 중소기업이 반도체 공정 개선 과정에서 생산 수율 개선, 소비 전력 절감, 속도와 온도 안정성 확보 등을 점진적으로 개선할 수 있다는 의미다.

이를 통해 반도체 파운드리 산업도 혁명적으로 발전하는 것이 아니라 점진적으로 진화할 수 있다.대기업이 사용하기에 앞서 파운드리 IP와 공정을 여러 차례 검증하는 중소 팹리스 확보가 중요하다. 시스템 반도체 산업이 갖춰야 할 최우선 전략이기도 하다.

◆ 세계 반도체 소부장 시장 미국과 일본이 차지..한국 소부장 갈길멀어 

세계 반도체 시장 점유율은 미국이 50% 일본은 약 35%로 미국 다음이다.미국은 전(前)공정 장비에서만 강한 반면 일본은 전공정과 후(後)공정 양쪽에서 모두 강하다.

시장 규모로는 미국보다 뒤졌지만 미국과 동등한 수준의 경쟁력이 있다고 봐야 한다. 또한 일본은 반도체 소재에선 가장 강해 글로벌 반도체 소재 매출의 50% 이상이 일본이 차지했고 그 다음이 미국과 독일 등이다.

특히 일본은 반도체 산업 부활을 꿈꾸는 배경도 이런 소부장 경쟁력에서 오는 자신감이다. 이러한 미국과 일본등 소부장 제품 생산에 뛰어난 기술를 확보한 이들 국가를 따라잡는데도 벅찬 실정인데 정부는 국내 소부장 제품 생산 국가 경쟁력 선두에 선 주자를 추월해야 하는 환경에서 정부는 구미 독점 체제가 아닌 경기도 용인, 평택,안성 등 반도체 소부장 특화 단지 지정으로 구미산단 소부장 업체 유치시 걸림돌도 될수있다. 

◆ 팹리스와 파운드리 협력 체계구축은 

미국과 중국의 반도체 패권 다툼으로 팹리스 시장 환경도 바뀌고 있다. 우리 팹리스는 14나노 이하 첨단 공정에서도 중국 추격을 따돌릴 수 있는 시간을 벌었다. 삼성전자 파운드리 역시 3나노 미세 공정 양산에 들어갔다. 당장 부족한 IP나 수율, 소비전력, 속도 등 공정 라이브러리 문제가 있을 수 있지만 이 또한 점진적으로 해결해 나갈 수 있을 것이다.

그럼 팹리스와 파운드리는 어떤 협력 체계를 구축해야 할까. 이순신 장군이 해전에서 승리할 수 있게 된 것은 뛰어난 지략 덕분이다. 그러나 전략을 뒷받침하는 강력한 화포와 거북선 같은 신무기가 있었기 때문에 승리할 수 있었다.

인공지능 반도체칩 개발은 천문학적 개발비가 필요하다. 팹리스 반도체 전쟁도 개발비를 공유할 수 있는 '멀티프로젝트칩'(MPC) 같은 신개념을 도입하면 메모리 수준의 세계시장 점유율을 확보할 수 있을 것이다.

MPC와 '멀티프로젝트웨이퍼'(MPW)는 여러 회사가 참여하는 것은 같다. 그러나 시양산을 효율적으로 수행할 수 있다는 점에서 차이가 난다. MPW는 웨이퍼 한 장에 여러 회사의 반도체가 들어가게 되는 구조인 반면 MPC는 한 장의 웨이퍼에 여러 회사의 설계물이 한 개 칩 형태로 들어간다.
 

◆ 인공지능(AI) 반도체의 규격 변경

최근 각광받고 있는 인공지능(AI) 반도체는 규격이 변경되는 경우가 많다. 이 역시 MPC로 시제품 개발 시간을 단축하고 나머지 시간과 비용을 진정으로 중요한 AI 반도체 응용 애플리케이션 확보에 투자할 수 있다.

AI 반도체가 사회, 경제, 문화, 정치적으로 파급되는 효과는 어마어마하다. 자율주행뿐만 아니라 농사를 짓고 가사노동, 편의점 아르바이트, 음식점 서빙, 요리, 택배, 국방, 실버산업 등 다양한 산업에서 AI 반도체가 미칠 파급력은 상상하기도 어렵다.

이런 완성품 시장을 공략하고 AI 반도체를 개발하는 것은 국가 운명을 좌우할 기술이다. 한반도 역사상 최고의 성공이 D램 등 메모리 산업이었다면 우리 미래 세대는 AI 반도체를 기초로 한 고성능 완제품 개발이 아닐까. MPC는 AI 반도체 개발을 최적화할 수 있는 방법론이 될 수 있다. 

특히 MPW는 웨이퍼 한 장에 100~200여개의 칩을 생산, 시양산 효율이 높지 않다. MPC는 싱글런 기준으로 한 장의 웨이퍼에 몇 백에서 몇 천개 칩을 만들 수 있어 생산성이 높다. 높은 시양산 효율은 시장 반응을 여러 고객과 충분히 검토할 수 있음을 의미한다. 신뢰성 검사를 본양산 전에 확인할 수 있어 기술·영업적 측면에서 MPC에 참여하는 회사에 유리하다.

노화욱 반도체산업구조선진화연구회 회장은 “반도체 시제품 개발이 중요하다는 착각이 만연하지만 이 또한 개발의 시작에 불과해 진정한 개발은 10번 정도의 설계 리비전과 시장에서 제품을 10만~100만개 정도 선보여 소비자 반응을 확인해야 한뒤 영업 라인을 구축하고 홍보하며 경쟁자 동향을 파악하는 과정도 이뤄져야 한다”고 말했다..

■ 기사 자료제공: 노화욱 반도체산업구조선진화연구회 회장

노화욱 회장은 국내 반도체 산업 발전을 위해 앞장서고 있는 반도체 전문가다. 1977년 현대중공업에 입사해 1984년부터 20년간 현자전자산업, SK하이닉스에서 상무, 전무를 역임했다. 이후 충청북도 정무부지사를 거쳐 2019년부터 비영리단체인 반도체산업구조선진화연구회을 맡고 있다.