Understanding Foundry’ – 파운드리 산업 소개, 그리고 그 중요성 [출처] ‘Understanding Foundry’ – 파운드리 산업 소개, 그리고 그 중요성: 네이버 블로그

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■ 반도체, 산업 경쟁력의 기저

반도체 그 자체는 실생활에서 눈에 잘 띄지 않는다. 그러나 멀티미디어, 통신, 가전기기 등 거의 모든 전자 제품의 핵심 칩들은 반도체 부품으로 이루어져 있다. 강조하고 싶은 점은 반도체가 비단 산업에서뿐만 아니라 일상 생활과도 무척 밀접한 관련이 있다는 점이다.

반도체 산업에 대한 수식어로는 흔히 기술적인 면에서는 ‘첨단’이라는 말이 쉬이 따라붙고, 경제적으로는 ‘고부가가치’라는 말이 따라 붙는다. 또한 모든 전자 제품의 핵심 부품이다 보니 전후방 연관 효과가 매우 커서 주요 산업의 생산 구조를 유발하는 기저 산업이라고 볼 수 있다.

반도체 산업은 전자, 전기, 물리, 화학, 금속 및 재료 등 기초과학 분야에서부터 기계, 자동화 및 생산기술에 이르기까지 첨단기술이 총 결집된 산업으로 가전, 컴퓨터 및 공장자동화 산업 등과의 연계성이 높아 전반적인 산업의 발전에 중요한 역할을 수행한다.

두말할 것도 없이 반도체는 매우 유망한 산업이며, 대규모의 투자가 필요한 첨단 기술 산업이기 때문에 진입장벽도 높다. 점점 더 정보가 중요해져 가는 상황, 그 정보의 매개인 정보기기들이 점차 기막힌 진화를 보여주고 있으며, 그러한 기기들의 성능을 좌우하는 핵심 부품인 반도체 부품의 중요성이 강조되지 않을 수 없다. 1등만이 살아남는다는 치열한 경쟁 상황, 그 1등이 갖는 핵심 경쟁력은 어쩌면 반도체 부문의 리더쉽일 지도 모른다. 한 기업뿐만 아니라 대한민국이라는 한 국가의 핵심 경쟁력을 이루는 중심 요소에도 반도체 산업은 빠질 수 없다.

■ 파운드리 산업 개요

그래서 전세계 파운드리 산업을 동향을 조명하고 파운드리 산업을 중심으로 반도체 산업을 진단해 보는 기회를 갖고자 한다.


0.18㎛ 공정, DVD용 반도체

대체적으로 반도체 기업은 IDM(종합반도체기업), 파운드리(수탁생산) 기업, 팹리스(설계전문) 기업으로 나누어 볼 수 있다. 삼성전자, 하이닉스, IBM, TI(Texas Instrument) 등은 IDM사들이라 할 수 있으며, 자체적인 설계 기술과 생산라인을 가지고 자체적으로 모든 공정을 소화할 수 있다. 주로 대량 생산으로 경쟁력을 제고하는 메모리 사업에 주력하는 기업들이라고 볼 수 있다. 최근 IDM사들도 기존 캐파를 파운드리 사업 쪽으로 돌리는 등 파운드리 사업을 강화하고 있다. 이러한 경향은 뒤에 살펴보는 기회를 갖도록 하겠다.

팹리스 기업들은 보통 비메모리 ASIC/SOC 설계 업체들이라 볼 수 있다. 이들은 자체 생산라인을 갖지 않고 파운드리 업체들의 생산라인으로 원하는 반도체 제품을 생산하게 된다. 이 역시 IDM사들이나 파운드리에 못지 않게 중요한 부문이라는 것을 강조하고 싶다.

우리나라는 메모리를 대량 생산하는 IDM사들의 기술과 생산 규모가 세계적인 규모이나, 파운드리나 팹리스 SOC 기업들의 경쟁력은 전반적으로 자못 뒤쳐지는 상황이다. 파운드리 산업은 대만의 TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), UMC(United Microelectronics Corporation)가 시장의 70% 이상을 점유하며 선도하고 있으며, 우리나라 유일의 파운드리 전문 기업인 동부아남반도체는 해당 시장의 5% 미만을 차지하고 있다.

생산라인을 빌려주는 국내 파운드리 산업이 이렇게 빈약하기 때문에 국내 비메모리 팹리스 SOC 기업들의 역량에 좋지 않은 영향이 될 것이라 쉽사리 짐작할 수 있다. 많은 기업들이 파운드리 생산라인 확보를 위해 대만이나 중국으로 나가고 있고, 그만큼 멀리서 생산한다는 것은 비용적으로 또 인적으로, 그리고 원활한 업무협조에 있어서도 경쟁력이 저하된다는 것을 의미하기 때문이다.

■ 파운드리 모델의 사업성

파운드리 사업이 장기적으로 성장할 것이라는 점에 이견이 있을 수 없다. 세계적인 반도체 시장조사기관들은 향후 전체 반도체 생산에서 파운드리 업체가 차지하는 비중이 지속적으로 증가할 것이라 보고 있다. 전세계적으로 파운드리 산업이 전체 반도체 시장에서 차지하는 비중은 꾸준히 증가하고 있다.

[파운드리 시장 전망과 전체 반도체 시장에서의 비중]

구분

2002

2003

2004 2005 2006 2007 CAGR

반도체

1,551 1,680 2,067 2,517 2,386 2,519 10.2%

파운드리
(비중)

104
(6.8%)
129
(7.7%)
178
(8.6%)
241
(9.6%)
232
(9.7%)
264
(10.5%)
20.4%

Gartner, 2003년 8월

파운드리 회사들은 고객사가 주문한 칩을 생산한다. 이 사업 모델의 성공은 ‘비용절감‘이라는 핵심가치에서 나오게 되었다. 팹리스 IC 디자인 하우스들과 IDM사들은 새로운 제조라인이나 신기술에 대한 투자 없이 파운드리 회사들의 캐파를 활용하여 칩을 생산한다.

IC 생산이 점점 더 미세한 피치 공정과 더 큰 웨이퍼로 넘어감에 따라 관련된 투자비용이 빠르게 증가했다. 예를 들어 12인치 팹을 0.13 마이크론 공정 기술을 적용하여 만드는데 드는 비용은 약 30억 달러가 든다. 이는 8인치 팹을 0.35 마이크론 공정 기술을 적용하여 짓는데 필요한 비용, 약 13억 달러의 두 배에 가까운 금액이다.

재정적인 경쟁력을 유지하기 위해 IDM사들은 반드시 기존 캐파를 사용할 수 있는 제품 포트폴리오를 가지고 있어야 한다. 다양한 기술 첨단에서 제조 경쟁력을 유지하는 제품 포트폴리오를 가진 대형 IDM사들은 몇 개 안 된다.

그러나 파운드리 회사들은 다수의 고객사에게 생산 비용을 부담시키며 비첨단 기술에 대한 수명을 연장할 수 있다. 이러한 능력이 파운드리 사업의 기반이라고 할 수 있다.

[새로운 팹을 건설하는데 드는 비용]

Year

1983

1987

1990

1994

1997

1999

2001

2003

웨이퍼 (“)

4/5

5/6

6

6/8

8

12

공정

1.2㎛

1.0㎛

0.8㎛

0.5㎛

0.35㎛

0.25㎛

0.13㎛

90nm

비용 (US$m)

200

300

400

700

1,250

1,750

3,000

3,600

Digitimes, 2004년 9월

파운드리 산업이 앞으로 높은 성장률을 보일 것이라는 전망을 뒷받침하는 세 가지 근거가 있다.

첫째, 웨이퍼 가공 시설을 보유하지 않은 팹리스 기업이 급증하고 있다. 팹리스 기업들이 늘어남에 따라 소화하는 물량이 비례하여 증가할 것이기 때문이다. 파운드리 입장에서는 IDM들과도 경쟁해야 한다. 그러나 전문 파운드리 회사가 IDM사들보다 공정기술의 다양성과 가격경쟁력을 가지고 있고, 안정적인 캐파 제공이 가능하기 때문에 설계기술 보호가 가능하다는 등등의 이유로 전체적인 경쟁력이 우수하다는 것이 파운드리 업체의 관점이다.

둘째, IDM사들의 아웃소싱 비중이 늘어난다는 사실이다. 팹 구축에 막대한 비용이 들어가기 때문에 IDM사들은 직접 반도체 제조 라인을 갖추기 위해서 필요한 투자 부담을 덜고, 효율을 높이기 위해 파운드리에 대한 아웃소싱 비중을 늘리고 있다.
셋째, 비메모리 반도체 분야에서 활발히 진행되고 있는 전문화, 분업화가 파운드리 산업을 성장하게 할 것이다. 설계 전문, 파운드리 전문, 조립 전문 등의 기술별 전문화는 경영자원의 선택과 집중을 통한 최적의 효율 경영이 가능하게 하여 파운드리 산업의 지속 성장을 보장한다.

■ IDM 아웃소싱

IDM들이 전통적으로 파운드리를 캐파를 위한 백업 소스로 간주해 왔지만, 차세대 설비 및 기술 개발을 위한 비용 증가 압박을 받고 있기 때문에 심지어 첨단 공정에 있어서도 아웃소싱을 증가시키고 있으며, ‘IDM-light’ 모델을 채택하고 있다고 전문가들은 말한다.

아웃소싱 확장에 대한 예는 쉽게 찾아볼 수 있다. LSI로직社은 2003년 2분기에 고작 25%의 생산을 아웃소싱했지만, 향후에는 아웃소싱 비율을 60%까지 확대할 것으로 보인다. 필립스반도체 역시 현재는 10% 수준의 아웃소싱을 하고 있지만, 향후 5년 내에 칩 생산을 아시아 파운드리 업체들로부터 50% 비율을 가져갈 목표를 가지고 있다고 한다.

세계 세 번째의 거대 반도체 제조사인 TI2004년 판매를 20% 증가시킬 수 있었으며, 이는 성공적인 아웃소싱 전략 덕분이라고 케빈 마치(Kevin March) CFO는 지난 5월에 밝힌 바 있다. 올해 TI는 TSMC, UMC, SMIC로부터 0.13 마이크론 공정에 대해 48% 정도를 아웃소싱할 계획이다.

IDM사들은 차세대 기술에 대해 파운드리 회사들과 협력하고 있다. 2002년 TSMC는 필립스, 모토롤라, ST마이크로와 90nm, 65nm CMOS 로직 및 e-DRAM 기술에 대한 공동 개발 협정을 맺었다. TSMC는 작년 12월에는 모토롤라와 별개의 65nm SOI(silicon-on-insulator)에 대한 공동개발 계약을 맺었다.2003년 UMC는 AMD와 인피니온(Infineon Technologies)과 65nm 및 45nm 공정에 대한 공동 계발 협정을 맺었다.2004 년 3월 삼성전자는 차터드(Chartered Semiconductor Manufacturing), IBM(IBM Microelectronics), 인피니온과 공동으로 65nm 기술 계발 및 45nm 공정에 참여하겠다고 밝혔다.

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