[中 반도체 역습의 실체③] 시스템반도체 이미 韓 추월···K-온디바이스 상용화 속도전
전체 맥락을 이해하기 위해서는 본문 보기를 권장합니다.
중국 반도체 기업들의 추격이 거세지고 있다. 과거 범용·저가 제품을 중심으로 시장 점유율을 확대하던 중국 기업들이 최근엔 차세대 D램과 고적층 낸드플래시, 인공지능(AI) 반도체 등 첨단 영역으로 기술 개발을 확대하면서 한국 반도체 산업의 경쟁력을 위협하는 모습이다. 본지는 4회에 걸쳐 중국 반도체 산업의 기술 추격 현황과 한계를 짚어보고, 삼성전자와 SK하이닉스 등 국내 기업들의 대응 전략과 향후 경쟁 구도를 심층 분석한다.
중국 자율주행 반도체 전문기업 호라이즌로보틱스는 차량용 AI 칩을 개발해 퀄컴, 엔비디아 등 글로벌 반도체 기업들과 경쟁하고 있다.
이 글자크기로 변경됩니다.
(예시) 가장 빠른 뉴스가 있고 다양한 정보, 쌍방향 소통이 숨쉬는 다음뉴스를 만나보세요. 다음뉴스는 국내외 주요이슈와 실시간 속보, 문화생활 및 다양한 분야의 뉴스를 입체적으로 전달하고 있습니다.
팹리스 3900곳 육성···자국 칩 우선 채용으로 기술력 고도화
8000억원 규모 K-온디바이스 추진···“상용화 시간 단축해야”
[시사저널e=고명훈 기자] 중국 반도체 기업들의 추격이 거세지고 있다. 과거 범용·저가 제품을 중심으로 시장 점유율을 확대하던 중국 기업들이 최근엔 차세대 D램과 고적층 낸드플래시, 인공지능(AI) 반도체 등 첨단 영역으로 기술 개발을 확대하면서 한국 반도체 산업의 경쟁력을 위협하는 모습이다. 다만 실제 양산 기술과 수율, 글로벌 고객사 확보 측면에선 여전히 기술 격차가 존재한다는 평가도 나온다. 본지는 4회에 걸쳐 중국 반도체 산업의 기술 추격 현황과 한계를 짚어보고, 삼성전자와 SK하이닉스 등 국내 기업들의 대응 전략과 향후 경쟁 구도를 심층 분석한다. [편집자 주]
중국이 시스템반도체 산업 전반에서 영향력을 확대하고 있다. 이미 반도체 설계(팹리스)와 설계자산(IP), 설계자동화(EDA) 등 시스템LSI 생태계 전체에선 한국을 추월했고 파운드리 부문에서도 삼성전자를 바짝 추격하는 상황이다. 미국의 첨단 반도체 수출 규제에도 불구하고 범용 반도체를 중심으로 생산능력을 대폭 늘리고, 자국 기업들이 개발한 반도체를 실제 제품에 우선 채용하는 방식으로 기술 경쟁력을 빠르게 끌어올리는 모습이다.
한국은 삼성전자를 제외하면 글로벌 시장에서 두각을 나타내는 시스템반도체 기업이 많지 않다. 중국이 파운드리와 팹리스, 수요기업을 연결하는 자체 생태계를 구축한 만큼 한국도 국산 반도체의 실질적인 상용화에 속도를 내야 한다는 지적이 나온다. 국내 팹리스와 수요기업 간 협력을 강화하고, 양산 시점을 앞당기는 것이 핵심 과제로 꼽힌다.
◇중국 파운드리 영향력↑···美 제재에도 생산능력 지속 확대
시장조사업체 트렌드포스에 따르면 올해 2분기 글로벌 파운드리 시장에서 중국 SMIC는 매출액 기준 점유율 5.4%로 3위를 기록했다. 화홍반도체는 2.3%로 6위, 넥스칩은 0.8%로 9위에 올랐다. 글로벌 10위권에 진입한 중국 파운드리 3사의 합산 매출액은 약 47억 3000만달러(약 6조 4000억원)로, 전체 시장의 8.8%를 차지했다.
같은 기간 한국에선 삼성전자만 글로벌 10위권에 이름을 올렸다. 삼성전자는 TSMC에 이어 2위를 유지했지만, 시장 점유율은 전분기 대비 0.6%p 하락한 5.9%에 그쳤다. 매출액은 약 32억 6000만달러(약 4조 4000억원)다. 개별 기업으로는 삼성전자가 중국 업체들을 앞서고 있지만, 국가별 주요 기업의 점유율을 합산하면 중국이 이미 한국을 추월한 셈이다.
중국 파운드리의 성장은 미국의 반도체 제재 속에서 이뤄졌다. 미국은 지난 2020년 SMIC를 수출 제한 대상에 올리고 첨단 반도체 제조에 필요한 장비와 기술의 수출을 제한했고, 이에 중국은 자국 반도체 기업의 수요를 중심으로 생산능력을 확대하는 방식으로 대응해왔다. 실제 SMIC의 올해 2분기 매출 가운데 중국 지역에서 발생한 비중은 90.2%에 달했다.
중국 파운드리 기업들의 실적 성장세도 가파르다. SMIC는 지난해 연간 매출액 93억 2700만달러(약 12조 6000억원)로 전년 대비 16.2% 성장하며 사상 최대 실적을 달성했다. 올해 2분기에는 전분기 대비 약 20% 증가한 30억 1000만달러(약 4조원)의 매출을 기록하며 처음으로 분기 매출 30억달러를 넘어섰다.
8인치 파운드리 시장에서도 AI 서버용 PMIC 등 특화공정 수요가 증가하는 반면, TSMC와 삼성전자 등 일부 주요 기업이 관련 생산능력을 축소하면서 중국 기업들이 수혜를 보고 있다. 중국은 8인치 특화공정의 높은 가동률을 유지하는 동시에 12인치 성숙공정 증설을 확대하고 있다. 화홍반도체의 경우 전력반도체와 임베디드 비휘발성메모리(eNVM), 아날로그·PMIC 등 특화공정 사업을 기반으로 생산능력 확대에 나서고 있다.
김용석 가천대 반도체대학 석좌교수는 "SMIC는 극자외선(EUV) 노광장비를 확보하기 어려운 만큼 초미세공정 확대에는 한계가 있지만, 현재 확보한 공정에서 생산량을 대폭 늘리며 범용 반도체 시장 점유율을 높이고 있다"며 "중국은 앞으로도 심자외선(DUV) 장비를 활용한 투자를 지속하면서 시장 영향력을 확대할 가능성이 높다"고 말했다.
◇엔비디아보다 뒤처져도 자국 칩 상용화로 기술 격차 축소
중국 파운드리 경쟁력은 현지 팹리스를 주축으로 한 시스템반도체 생태계에 기인하고 있다. 중국반도체산업협회에 따르면 지난해말 기준 중국의 반도체 설계기업은 총 3901곳으로, 전년 대비 약 7.6% 증가했다. 2015년 736곳에 불과했던 설계기업 수가 10년 만에 5배 이상 늘어난 것이다.
중국은 이미 글로벌 시장에서 경쟁력을 갖춘 팹리스 기업들을 배출 중이다. 이미지센서(CIS) 전문기업 옴니비전은 글로벌 팹리스 매출 상위 10위권에 진입했으며, 화웨이의 반도체 설계 자회사 하이실리콘과 AI 반도체 전문기업 캠브리콘 등도 첨단 시스템반도체 분야에서 영향력을 확대하고 있다. 특히 하이실리콘은 모바일 애플리케이션프로세서(AP)와 서버용 AI 가속기 등 고부가 반도체를 주력으로 한다. 화웨이는 자사 플래그십 스마트폰에 하이실리콘의 기린(Kirin) AP를 채용하고, 이를 SMIC의 7나노급 공정에서 생산하는 방식으로 자체 반도체 공급망을 구축하고 있다.
중국 자율주행 반도체 전문기업 호라이즌로보틱스는 차량용 AI 칩을 개발해 퀄컴, 엔비디아 등 글로벌 반도체 기업들과 경쟁하고 있다. 중국 완성차와 로봇 기업들의 경쟁력이 높아질수록 이들에 전용 반도체를 공급하는 자국 팹리스의 성장 기회도 확대되는 구조다.
반면 한국은 삼성전자의 시스템LSI사업부를 제외하면 글로벌 시장에서 존재감이 큰 팹리스 기업이 많지 않다. LX세미콘이 대표적인 국내 팹리스 기업으로 꼽히지만, LG디스플레이향 디스플레이구동칩(DDI)에 매출 의존도가 크단 한계가 있다.
반도체업계 관계자는 "중국은 EDA 업체와 IP 업체, 반도체 설계를 지원하는 각종 기업을 스타트업처럼 육성해왔다"며 "이를 통해 수천개에 달하는 팹리스 기업을 지원하고, 다수의 파운드리와 협력하는 자체 생태계를 구축했다"고 말했다.
현재 일부 소비자용 아날로그 반도체에선 중국 기업의 자국 시장 점유율이 50%를 넘어섰으며, 지난해 중국 AI 서버용 가속기 시장에서도 자국 기업의 출하량 비중이 41%에 달한 것으로 추정된다. 다만, 첨단 제조공정과 고성능 반도체 분야에서는 여전히 해외 기술 의존도가 높은 상황이다. 미국 전략국제문제연구소(CSIS)에 따르면 지난해 중국이 소비한 전체 반도체 가운데 메모리와 시스템반도체를 모두 포함한 중국 내 생산 비중은 약 30% 수준으로 추정된다. 이는 중국 정부가 당초 제시했던 70% 목표엔 크게 못 미치는 수준이다.
◇K-온디바이스 사업 속도 관건···"3년 내 상용화 목표로"
중국의 시스템반도체 생태계가 빠르게 성장하면서 한국도 국산 AI 반도체의 실질적인 상용화에 속도를 내야 한다는 제언이 나온다. 정부는 현재 수요기업과 팹리스, 디자인하우스가 협력해 산업별 맞춤형 AI 반도체를 개발하는 'K-온디바이스 AI 반도체 기술개발' 사업을 추진 중이다. 국비 약 5111억원과 민간 자금을 합쳐 총 8002억원을 투입하는 대형 국책사업이다.
사업 기간은 2026년부터 2030년까지 5년이다. 수요기업이 실제 제품에 필요한 반도체 사양을 제시하고, 팹리스와 디자인하우스가 이를 바탕으로 칩을 개발해 최종 양산·공급까지 연결하는 것이 핵심이다. 다만 기술개발부터 상용화까지 기간을 단축할 필요가 있다는 지적이 나온다. 중국이 자국 반도체의 초기 성능 한계를 감수하면서도 실제 제품에 채용해 기술을 개선하고 있는 만큼, 한국도 개념검증(PoC)에 머물지 않고 상용화를 앞당겨야 한다는 조언이다.
김 교수는 "팹리스의 역할은 주어진 사양에 맞춰 칩을 잘 만드는 것인데, 칩 제작 자체는 큰 문제가 없을 것으로 본다. 오히려 수요기업이 향후 3~5년 뒤 필요한 반도체의 사양을 정확하게 예측하고 이를 기획하는 능력이 부족하다는 점이 문제"라며, "수요기업은 칩의 사양을 확정하는 단계부터 개발 과정에 적극적으로 참여하고, 출시 이후에도 테스트와 검증을 책임져야 한다. 실질적인 상용화에 실패한다면 팹리스뿐 아니라 수요기업의 책임도 클 수밖에 없다"고 진단했다.
그러면서 "K-온디바이스 AI 반도체 기술개발 사업 일정을 3~5년으로 유연하게 설정하고, 가능하면 3년 내 상용화를 목표로 해야 한다"며 "정부 지원과 기업 자금이 투입되는 만큼 프로토타입 개발이나 성능 과시에 그치지 말고 실제 양산으로 연결해야 한다"고 강조했다.
Copyright © 시사저널e 무단전재 및 재배포 금지