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#전기차 #MCU
https://www.e4ds.com/webinar_detail.asp?idx=648
최근 자동차 제조사들과 운전자들 사이에서 전기자동차에 대한 관심이 뜨겁습니다.
전기자동차는 자동차로부터 배출되는 매연을 줄이고 각 국가별 자동차 이산화탄소 배출 규제를 충족할 수 있는 친환경적인 솔루션입니다.
전기자동차에는 내연기관에는 없던 고전압 배터리, 전력 변환 장치 및 고용량 인버터 모터 등의 전자제어 장치들이 장착되어 차량을 운행하게 됩니다.
인피니언에서는 전기차를 운행하는 데 필요한 제어기들을 통틀어 Electrical Drive Train(EDT)이라고 부릅니다. EDT에 포함된 제어기들은 차량의 성능과 더불어 안전과 보안까지 담당하고 있기에 안정적인 실시간 고효율 연산이 필요합니다.
이를 위해 고성능 Microcontroller Unit(MCU)이 다수 탑재되고, 이에 적합한 소프트웨어도 함께 개발되고 있습니다.
인피니언의 MCU 제품은 기존 내연기관 자동차의 파워트레인에 아주 오래 전부터 적용되어 왔으며, 현재까지도 전세계 주요 자동차 OEM들로부터 많은 사랑을 받고 있습니다.
또한 이러한 기술력과 노하우를 토대로 과거에 머무르지 않고 향후 전기차에 적용될 EDT용 MCU에도 높은 소프트웨어 호환성을 유지하며 계속해서 개발 및 양산 중에 있습니다.
이번 웨비나에서는 EDT 애플리케이션들의 글로벌 트렌드와 그 안에서 MCU가 어떤 역할을 하는지에 대해 소개합니다. 또한 앞으로 다가올 미래 전기차 시장에 발맞추어 인피니언이 어떤 준비를 하고 있는지 소개하고, 이런 준비들이 사용자에게 어떠한 혜택을 제공하는지 살펴보겠습니다.
웨비나 주요 내용
– 전기자동차의 기술 트렌드
– 전기자동차 EDT에 적용되는 MCU 요구사항
– 전기자동차 EDT에 적합한 인피니언 MCU 제품 소개
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국산 첫 차량용 MCU 나왔다···삼성전자 파운드리 시범생산
올 들어 자동차용 반도체 수급난이 극심한 가운데, 국산 자동차용 마이크로컨트롤러(MCU)가 처음으로 시장에 등장했다.
Source: www.joongang.co.kr
Date Published: 10/13/2022
View: 3994
차량용 반도체 – 해시넷 위키
마이크로컨트롤러유닛(MCU) : 마이크로컨트롤러유닛은 차량 전장 시스템 전반을 제어하는 반도체이다. 내연기관 차량이 자동차 모양의 틀을 쓴 컴퓨터 …
Source: wiki.hash.kr
Date Published: 12/23/2021
View: 1879
차량용 반도체 공급망 생태계
차량용 반도체의 주요 기능별 비중으로는 MCU. 가 30%로 차량 전장시스템 전반을 제어하며,. ADAS, ECU 등에 탑재된다. 아날로그 회로는 비. 중 29%로 속도, 압력, 온도 등 …
Source: ettrends.etri.re.kr
Date Published: 3/18/2022
View: 7348
韓 차량용 MCU ‘점유율 1%’…토종 팹리스·파운드리 뭉친다
MCU는 정보기술(IT) 분야에서 두뇌부터 보조 역할까지 수행하는 핵심 부품이다. 자동차 가전 스마트폰 등 다양한 곳에 탑재된다. 특히 차량에는 1대당 약 …
Source: m.ddaily.co.kr
Date Published: 11/18/2021
View: 5552
‘차량용 MCU’ 품귀…토종 팹리스 지원군 뜬다 – 전자신문
회사는 차량 내 인포테인먼트용 애플리케이션 프로세서(AP) 설계가 주력이었다. AP는 중앙처리장치(CPU), 메모리 등 여러 블록을 1개 칩으로 통합한 …
Source: www.etnews.com
Date Published: 9/7/2022
View: 5334
[차이나 브리프] 자동차 MCU 공급의 60%는 TSMC가 담당
현재 TSMC가 자동차 MCU 외주의 60~70% 담당‧‧‧3분기부터 생산능력 부족 해소될 것- 최근 웨이저자 TSMC CEO가 “올해 MCU 생산량이 지난해보다 60% …
Source: www.thelec.kr
Date Published: 4/23/2022
View: 4130
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- Author: Electronic’s for Design and Software
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- Date Published: 2021. 1. 24.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=WMc9FjP8Y6o
국산 첫 차량용 MCU 나왔다···삼성전자 파운드리 시범생산
올 들어 자동차용 반도체 수급난이 극심한 가운데, 국산 자동차용 마이크로컨트롤러(MCU)가 처음으로 시장에 등장했다. 자동차용 MCU는 국내에서 전체 물량 가운데 97~98%를 수입에 의존하는 반도체다. 최근 반도체 부족 사태로 어려움을 겪는 현대모비스 역시 국산 MCU 탑재를 검토하기 시작했다.
국산 첫 자동차 MCU 등장
5일 업계에 따르면 국내 반도체 설계전문업체(팹리스) 텔레칩스가 최근 독자 개발한 자동차용 MCU를 시장에 출시했다. 32나노미터(㎚, 10억분의 1m) 공정으로 설계·개발했고, 삼성전자의 위탁생산 시설(파운드리)을 통해 지난달부터 시범 생산했다. 삼성은 현재 경기도 기흥과 화성에서 대규모 파운드리 시설을 운영하고 있다.
자동차용 MCU는 제한된 범위에서만 작동하는 낮은 수준의 반도체지만, 올 들어 공급이 수요를 못 따라가는 상황이 발생했다. 네덜란드 NXP, 독일 인피니언, 일본 르네사스 등 전 세계적으로도 10곳 미만의 기업이 과점 형태로 공급해왔기 때문이다. 브레이크·변속기 등 주요 부품에 들어가는 MCU는 사람의 생명과도 직결되기 때문에 높은 신뢰성이 필요하다. 영하 40도 환경과 같은 까다로운 신뢰성 테스트를 거쳐야 하지만, 시장 공급 가격은 대체로 5만원 이하에 그치기 때문에 과점 현상이 생겼다.
삼성전자는 진입 장벽이 높은 차량용 반도체를 직접 개발하기보단 중소 팹리스를 통한 우회 지원을 택한 것으로 보인다. 이번에 자동차용 MCU를 출시한 텔레칩스의 경우, 2011년부터 현대자동차 계열에 자동차 내비게이션용 애플리케이션프로세서(AP)를 납품하는 등 협력 관계를 이어왔다. 최근에는 현대차그룹의 고급차 브랜드 제네시스의 GV80·GV70에 10나노대 고성능 내비게이션용 AP를 공급하기 시작했다.
한 업계 관계자는 “엔진과 변속기·브레이크 등 주행에 필수적인 부품을 제어하는 반도체는 아니지만, NXP·인피니언 등 외국 기업 위주였던 현대차그룹의 반도체 공급망에 국내 기업 제품이 들어갔다는 점에서 의의가 있다”고 말했다.
현대모비스 “사용 검토 중”
현대차그룹 부품 계열사인 현대모비스는 국산 MCU를 사용할지 검토에 들어갔다. 현대모비스 관계자는 “국내의 여러 업체와 협업해 반도체 재고를 확보할 수 있는 다양한 방안을 검토 중”이라고 답했다. 자동차 업계에선 통상적으로 MCU의 신뢰성 테스트 기간을 3~6개월 정도로 잡는다.
최근 현대차와 삼성은 차량용 반도체 부문에서 협력 범위를 넓혀가는 양상이다. 국내 팹리스를 매개로 한 MCU뿐 아니라 향후에는 두 회사가 공동개발한 10나노대 자동차용 AP가 출시될 가능성이 있다. 브레이크·변속기 등 개별 부품에 필요한 MCU 여러개를 ‘통합 칩’ 형태로 대체하는 개념이다.
현대차-삼성 공동개발 ‘통합 칩’ 출시 가능성
MCU 수십 개의 연산을 중앙에서 한꺼번에 처리 가능한 AP가 실제로 개발될 경우, 전기차에 들어가는 반도체 숫자를 획기적으로 줄일 수 있다. 삼성전자는 미국 전기차 메이커 테슬라로부터 발주를 받아 10나노대 자율주행 관련 칩을 납품하는 것으로 알려져 있다.
김영민 기자 [email protected]
차량용 반도체
차량용 반도체
차량용 반도체(Automotive Semiconductors)는 자동차가 스스로 운전하거나 전기로 움직일 수 있도록 각종 시스템을 제어하는 반도체이다.[1]
개요 [ 편집 ]
1980년대에 전자식 연료 분사 장치를 적용한 자동차가 상용화된 것을 시작으로 자동차의 필수 부품으로 반도체가 사용되고 있다. 자동차 곳곳에 반도체가 쓰이면서 안정성뿐만 아니라 편의성까지 높이게 됐다. 많은 전자 산업 분야에서도 차량용 반도체 사업 진출로 확장을 계획하고 있을 만큼 자동차 반도체에 대한 미래 성장 가능성이 주목된다. 2016년 출시되고 있는 자동차에는 안전, 편의를 위한 전자 장치들이 다양하게 사용되어 한 대당 평균 200~400개가량의 반도체가 필요했다. 이렇게 자동차에 장착되는 여러 전자기기를 제어하기 위해 사용되는 반도체를 바로 차량용 반도체라고 한다. 차량용 반도체는 자동차의 센서, 엔진, 제어장치 및 구동장치 같은 핵심 부품에 주로 사용되고 있어서 보통 컴퓨터, 스마트폰 등에 쓰이는 가정용 반도체보다 훨씬 높은 수준의 안전성과 내구성이 필요하다. 자동차의 뜨거운 엔진 열과 속도 등의 조건을 견뎌내야 하고 무엇보다 사람의 안전을 좌우할 수 있어서 차량용 반도체는 고품질의 반도체가 요구될 수밖에 없다.[2] 또한, 차량용 반도체는 차량에 들어가는 칩이라 할 수 있다. 이 칩들은 미래 자동차 기술을 구현하는 데 상당히 중요한 역할을 한다. 우리 몸의 두뇌처럼 자동차의 움직임을 제어하는 애플리케이션 프로세서(AP)부터 도로 위 정보를 수집하는 각종 센서와 이를 각종 운행 데이터로 바꾸는 그래픽처리장치(GPU), 차량 내 전력량을 알맞게 조절하는 전력 반도체, 차량 간 통신이 가능한 통신 칩까지 다양한 칩들이 자동차 안에 숨어있다. 게다가 인공지능(AI) 기술, 정보와 즐거움을 동시에 전달하는 인포테인먼트 기술도 중요해지면서 더욱더 많은 반도체가 필요해질 것으로 보인다. 실제 시장조사업체에 따르면 기존 내연기관 자동차 대비 전기차에 필요한 반도체 사용 금액은 갑절 가까운 92%나 증가할 것으로 예상된다.[3] 자율주행(Automatic Driving)에서는 차량의 소프트웨어적 측면이 강조되면서, 기존과 같이 전장 부품의 보조적 기능 제공에서 시스템 부품의 제어 기능으로 차량용 반도체의 그 기능과 성격이 진화하고 있다. 차량용 반도체 95%는 시스템 반도체이다. 정보를 처리하고 연산하는 마이크로컨트롤러유닛(MCU; Microcontroller Unit)), 이미지와 온도를 감지하는 센서, 전력 효율성을 관리하는 반도체 등 2,000여 개에 달하는 시스템 반도체가 들어가 있다.[4] 이에 따라 차량용 반도체 시장 규모도 대폭 증가할 전망이다. 시장 조사업체 아이에이치에스 마킷(IHS Markit Ltd)은 차량용 반도체 시장이 2026년 676억 달러로 커질 것으로 기대했다. 또 다른 시장 조사업체 인터내셔널 협동조합(KPMG International Cooperative)도 차량용 반도체 시장이 연평균 6~7% 성장해 2040년에는 1,500억~2,000억 달러 규모가 되리라 예측할 만큼 이 시장은 상당히 전도유망하다.[3]
종류 [ 편집 ]
IC
IC : 차량용 시스템 반도체 중 주요 IC로는 구동(Driver) IC 와 전원(Power) IC가 있다. 구동 IC는 엔진, 전동식 파워 스티어링 휠(MPDS; Motor Driven Power Steering), 전동식 파워 스티어링(EPS; Electric Power Steering) 등 고전류의 출력이 필요한 장치에 사용되는 반도체이다. 구동 IC는 엔진처럼 높은 출력의 전류가 필요할 경우 사용되며, 장치의 전류·전압을 관리한다. 전원 IC는 발전장치에서 공급되는 전류를 안정적인 직류전원으로 공급하기 위한 반도체이다. 특히, 기기 내부 열관리가 중요한 차량 시스템에서는 중요한 역할을 한다. IC 부품은 차량에 집적되는 부품이 늘어남에 따라 수요가 늘어난다. IC 인사이츠(IC Insights)는 자동차 분야의 IC 시장이 2018년 전체 IC 시장의 7.5%를 차지하는 것에 이어, 2021년에는 9.3%로 증가할 것으로 전망했다. 이중 아날로그 IC가 전체 차량용 IC 시장의 45%를 차지했다. 그러나 점차 복잡성이 높아지는 시스템 설계와 부품 간 상호 연결성 등은 해결해야 할 과제로 남아있다.[3]
Sensor : 차량의 내외부 여러 환경 특성을 감지하고 디지털화하여, 마이크로컨트롤러유닛이 디지털화된 데이터를 토대로 상황을 계산하고 판단을 내릴 수 있도록 도움을 주는 반도체.[3]
마이크로컨트롤러유닛(MCU) (MCU)
마이크로컨트롤러유닛(MCU) : 마이크로컨트롤러유닛은 차량 전장 시스템 전반을 제어하는 반도체이다. 내연기관 차량이 자동차 모양의 틀을 쓴 컴퓨터로 변신하고 있다. 냉난방, 온도 조절, 전력 관리, 차량 내 각종 서비스 등 수많은 일을 수행하는 자동차는 작업 종류만큼의 컴퓨터 대수를 요구한다. 이처럼 자동차에 들어가는 컴퓨터를 전자 제어유닛(ECU; Electronic Control Unit)라고 하며, 이는 차량이 수집한 데이터를 연산하고 차량의 행동을 명령하는 자동차의 두뇌 역할을 한다. 이 전자 제어유닛의 핵심이 바로 마이크로 컴포넌트들이다. 마이크로 컴포넌트는 범용 프로세서로 마이크로프로세서유닛(MPU; Microprocessor Unit) 마이크로컨트롤러유닛(Microcontroller unit), 디지털 신호 처리 장치(DSP; Digital Signal Processor) 등으로 구분된다. 마이크로컨트롤러유닛은 전장 시스템을 제어하는 시스템 반도체로, 개중에서도 주요한 역할을 맡고 있다. 일반적으로 하나의 전자 제어유닛에 하나의 마이크로컨트롤러유닛이 탑재되나, 2021년 장치에 대한 요구사항이 고도화되면서 여러 개의 마이크로컨트롤러유닛을 집적하는 때도 늘고 있다. 인피니언 테크놀로지스, ST마이크로일렉트로닉스, 르네사스 일렉트로닉스 등이 주요 제품 공급처다. IC 인사이츠에 의하면 마이크로컨트롤러유닛 시장은 2020년 잠깐 주춤하는 모습을 보였다가, 2021년부터 다시 반등할 것으로 예상된다. 전체 마이크로컨트롤러유닛 시장의 30%가량을 차량용 마이크로컨트롤러유닛이 차지하고 있다. 2017년 ADAS 시스템을 적용한 차량이 다수 출시되면서 마이크로컨트롤러유닛 시장이 성장했으나, 참여 기업 간 경쟁이 심화하면서 평균 판매가격(ASP)이 연평균 3.7% 하락하는 수치를 나타냈다. 특히, 32bit 마이크로컨트롤러유닛 기술에서 치열한 경쟁이 발생했다. 장기적으로는 자동차 내 ADAS 탑재 등으로 인해 전자 제어유닛 집적 수가 늘어나면서 마이크로컨트롤러유닛 시장도 지속해서 성장세를 그릴 것으로 예상된다.[3]
적용 분야 [ 편집 ]
섀시제어 VSC 파워스티어링 4WD제어 서스펜션제어 ABS제어
정보통신 내비게이션 자동차전화 카오디오, 차량운용 ETC
파워트레인제어 엔진 제어 트랜스미션제어 전자 스로를 제어
바디제어 에어백, 에어컨 도어록 키레스 엔트리 보안 [3]
특성 [ 편집 ]
높은 기술적 장벽 [ 편집 ]
차량용 반도체는 자동차의 센서, 엔진, 제어장치 및 구동장치 등의 핵심 부품에 사용되며, 사람의 안전과 연계되기 때문에 산업, 컴퓨터, 스마트폰용 반도체보다 높은 수준의 안전성과 내구성이 필요하다. 차량용 반도체는 컴퓨터 등 실내에서 주로 쓰이는 메모리 반도체와 달리 자동차 제조공정에서부터 탑재되기 때문에 영하 40℃에서 영상 70℃의 온도에 견뎌야 하며, 7~8년간 제품을 그대로 유지해야 하는 내구성을 갖춰야 한다. 2021년 자동차에 스마트 기능이 적용되면서 복잡도도 높아지고 전력 소모량도 증가하고 있다. 또한, 자동차에 특화되어 있어 설계도가 있어도 타 파운드리(Foundry)에서 대체 생산이 불가능하다. 두뇌 역할을 하는 마이크로컨트롤러유닛의 경우 주문에서 인도까지 걸리는 리드 타임이 26주 이상 소요되고, 반도체를 제작하는 것은 가장 복잡한 제조공정의 하나로 단시간 내에 생산을 늘리거나 품목을 변경할 수 없다. 이러한 차량용 반도체가 요구하는 높은 품질기준과 신뢰성은 새로 진입하려는 후발 업체가 품질면에서 수요 업체를 만족시키기 어렵다. 또 장기간의 품질시험 및 인증 절차를 거쳐야 하므로 4~5년의 개발 기간을 거쳐야 한다. 설사 개발하더라도 신뢰성이 보증되지 않으면 수요자인 자동차업체들이 채택을 꺼려 상용화가 매우 어려운 높은 기술적 장벽이 존재한다.[1]
다품종 소량생산으로 낮은 수익성 [ 편집 ]
차량용 반도체는 대량생산이 가능한 메모리반도체와는 달리 다품종 소량생산 체제이다. 자동차에 들어가는 반도체 종류가 수십 가지인데, 이 모든 걸 한 회사가 생산할 수 없어 절대적인 강자가 없고, 분야별로 업계 상위권이 모두 다르다. 마이크로컨트롤러유닛의 경우 한 대의 럭셔리 SUV를 생산하기 위해 7개 업체로부터 38개의 마이크로컨트롤러유닛이 필요하다. 칩은 개당 평균 2달러로 자동차 1대에 드는 반도체의 총 단가는 자동차 판매가격 대비 2~3%를 차지한다. 차량용 반도체 회사가 수익성을 담보하려면 반도체 하나당 적어도 3~4천만 대에 탑재해야 한다. 차량용 반도체를 국내화해서 현대자동차㈜(Hyundai Motor Company)·기아자동차㈜(KIA Motors Corporation)에 공급하면 수요처가 최대 800만 대에 불과하고, 해외시장 진출이 어려워 채산성이 맞지 않는다. 엔엑스피반도체(NXP Semiconductors N.V.), 인피니언 테크놀로지스(Infineon Technologies), ST마이크로일렉트로닉스((STMicroelectronics) 등 공급업체들이 차량용 반도체로 거두는 매출은 연 3~4조 원 정도다. 2021년, 3년간 영업이익률을 보면 르네사스 일렉트로닉스(Renesas Electronics)가 4.1~14.2%, ST마이크로일렉트로닉스가 5.5~12.1%, 인피니언 테크놀로지스가 4~14%를 기록했다. 반면, 삼성전자㈜(Samsung)는 2020년 반도체 사업으로만 매출 72조 원, 영업이익률 20% 이상을 올렸고, 2018년에는 사상 최고인 51.65%를 기록했기 때문에 차량용 반도체는 매출과 순익 면에서 매력적인 분야가 아니다. 자동차의 두뇌 역할을 하는 마이크로컨트롤러유닛 시장은 르네사스 일렉트로닉스가 30%, 엔엑스피반도체가 26%를 점유하고 있으며, 이들은 주로 설계에 치중하고, 생산은 티에스엠시(TSMC)가 세계 물량의 75%를 담당하고 있다. 차량용 반도체 시장에서 마이크로컨트롤러유닛 비중은 30%로 가장 크지만, 삼성전자가 막대한 투자를 단행해 뛰어들 만큼 시장이 크지 않다. 또한, 삼성전자가 마이크로컨트롤러유닛을 생산하더라도 기존 완성차 업체들이 후발주자인 삼성전자의 차량용 반도체를 채택할지 확신할 수 없다. 삼성전자 파운드리 사업부도 이미 수익성이 높은 다른 반도체를 생산하고 있어, 수익이 낮은 차량용 반도체를 위탁생산할 유인이 적다. 차량용 반도체는 구형인 8인치 웨이퍼를 사용하고, 90~180nm 제조공정에 머물러 있는데 비해, 삼성전자 등 최신 파운드리에서는 12인치 웨이퍼를 사용하고, 기술 집약도가 높은 CPU·그래픽처리장치(GPU)를 생산한다. 일반 차량용 반도체는 구식 기술인 반면, 마이크로컨트롤러유닛 등 고부가가치 부품은 제조에 최신 시설이 필요해 티에스엠시 등 대형 파운드리업체에서만 제조할 수 있다. 이렇게 차량용 반도체는 매출 규모가 크지 않고, 자동차업체의 원가 절감 요구로 이익이 크지 않아 반도체 업체가 선호하는 품목이 아니다.[1]
소수의 과점체제로 신규 진입이 곤란 [ 편집 ]
차량용 반도체 시장은 종류가 많고 분야가 넓어 압도적인 1위 기업이 존재할 수 없다. 종합 반도체업체로는 인텔(Intel)과 삼성전자가 시장을 양분하고, 파운드리에서는 대만의 티에스엠시가 절대적인 우위를 며보이며, 팹리스에서는 퀄컴(Qualcomm), 브로드컴(Broadcom), 엔비디아(nVIDIA)가 경쟁하고 있다. 차량용 반도체에서는 네덜란드 엔엑스피반도체가 21%로 1위, 독일 인피니언 테크놀로지스가 19%로 2위, 일본 르네사스 일렉트로닉스가 15%로 3위, 미국 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments)가 14%로 4위, 스위스 ST마이크로일렉트로닉스가 13%로 5위를 차지하는 등 크게 차이 나지 않고 주요 5개 기업이 세계시장의 82%를 점유해 시장을 분점하고 있다. 차량용 반도체 업체들은 자체 기술이 적용된 반도체를 직접 생산하거나 설계만 하고, 일부는 파운드리에 위탁해 생산한다. 1위 업체인 티에스엠시가 생산하는 차량용 반도체는 전체 매출의 3%에 불과해 증설에 한계가 있다. 차량용 반도체 시장은 제조 기술뿐만 아니라 안전성 때문에 브랜드 가치가 매우 중요하다. 그래서 수요자인 완성차업체들은 공급자인 차량용 반도체 기업들과 상호 신뢰 관계를 형성하고 있다. 또한, 차량용 반도체 업체들은 모두 자동차 강국인 미국, 유럽, 일본에 있어 국가, 지역적으로도 자동차 제조업체들과 계열 관계를 맺고 있다. 한번 공급 관계를 맺기도 어렵지만, 끊기도 쉽지 않아 신규업체가 새로운 차량용 반도체를 상용화하더라도 수요처를 확보하기가 매우 힘들다. 차량용 반도체 산업은 자동차 업체별, 차종별로 서로 다르게 적용되기 때문에 규모의 경제를 실현하기가 곤란하므로 후발 주자들이 기존 선도업체를 누르고 시장에 진입하기 힘들다. 가로×세로 2mm짜리 소형 칩 하나 단가를 1센트 단위로 깎기 위한 경쟁이 전개되고 있다. 이러한 이유로 현대자동차㈜ 등 완성차업체들이 차량용 반도체를 자체 생산하려고 시도했으나 기술력과 시장성 때문에 모두 실패했고, 기존의 차량용 반도체 업체들과 거래 관계를 지속하고 있다.[1]
공급망 [ 편집 ]
해외 차량용 반도체 공급망 [ 편집 ]
기존의 차량용 반도체 업체 [ 편집 ]
차량용 반도체의 공급 사슬을 보면 이들 업체는 내연기관용 전력·구동 반도체를 직접 생산하거나 파운드리인 티에스엠시를 통해 위탁생산하기도 한다. 수요처로 현대자동차㈜·기아자동차㈜, 폭스바겐(Volkswagen), 비엠더블유(BMW), 토요타(Toyota Motor Company), 제너럴모터스(GM; General Motors Corporation), 보쉬(Bosch), 현대모비스㈜(Hyundai Mobis), 콘티넨탈 에이지(Continental AG) 등 자동차제조업체와 부품·모듈업체에 공급하고 있다. 차량용 반도체는 다품종 소량생산 구조에 안전을 중시하는 특성을 반영하여 분야별로 특화되어 있다.
분야별 생산업체 분야 생산업체 MCU 엔엑스피반도체 르네사스 일렉트로닉스 닛폰 전기 텍사스 인스트루먼트 인피니언 테크놀로지스 덴소 ST마이크로일렉트로닉스 ASIC/ASSP ST마이크로일렉트로닉스 인피니언 테크놀로지스 엔엑스피반도체 보쉬 인피니언 테크놀로지스 텍사스 인스트루먼트 르네사스 일렉트로닉스 ON 세미콘덕터 도시바 아날로그 리니어 테크놀로지 뉴 엔제이알시 르네사스 일렉트로닉스 산켄 ON 세미콘덕터 내셔널 세미콘덕터 디스크 리트 인피니언 테크놀로지스 보쉬 덴소 엔엑스피반도체 닛폰 전기 ST마이크로일렉트로닉스 롬 미쓰비시전기 AP/AI 칩 삼성전자 퀄컴 엔비디아 애플 테슬라
네덜란드의 엔엑스피반도체는 차량용 반도체로 ADAS·안전, 차체, 자율주행, 파워트레인, 차량 간 네트워킹, 인포테인먼트용 반도체, 마이크로컨트롤러유닛 및 마이크로프로세서가 있고 센서로는 자기장 센서, 타이어 공기압 경보장치(TPMS), 가속 센서 등이 있다. 2015년 3월, 미국 프리스케일 세미컨덕터(Freescale Semiconductor, Inc.)를 167억 달러에 인수해 세계 최대 차량용 반도체 기업이 되었다. 2019년, 세계 차량용 반도체 시장의 21%를 차지하고 매출 절반이 차량용 반도체에서 나온다. 고객으로 테슬라(Tesla), 포드(FORD), 혼다(Honda Motor Co. Ltd.), 토요타, 현대자동차㈜, 비엠더블유 등 대다수 완성차업체를 두고 있다. 독일의 인피니언 테크놀로지스는 차량용 반도체 2위 업체로 고전압 차량용 전력반도체 분야에서 세계 최고이다. 2019년 6월, 미국 사이프러스(Cypress)를 90억 달러에 인수했다. 차량용 반도체 매출 비중이 41%에 달하고 다양한 포트폴리오를 구비했다. 다임러 메르세데스-벤츠((Mercedes-Benz), 비엠더블유, 폭스바겐, 현대자동차㈜ 등이 고객이다. 일본의 르네사스 일렉트로닉스는 세계 3위 업체로 차량용 마이크로컨트롤러유닛, 차량 정보용 단일 칩 체제(SoC; System on Chip), 산업용 마이크로컨트롤러유닛을 생산하고 있다. 2016년 8월, 미국 인터실(intersil)을 3,000억 엔에 인수해 하이브리드차 및 전기차 배터리 전압제어 반도체 부문을 보강했다. 2019년 9월, 미국 반도체 설계기업 메신저바이오텍(IDT)를 60억 달러에 인수해 반도체 설계·개발을 강화했다. 2021년 2월에는 영국 반도체 설계기업 다이얼로그 세미컨덕터(Dialog Semiconductor)를 49억 유로에 인수했다. 토요타, 혼다, 닛산, 포드, 폭스바겐에 차량용 정보시스템 반도체를 공급하고 있다. 세계 4위 업체인 텍사스 인스트루먼트는 단일 칩 마이크로컨트롤러유닛을 세계 최초로 개발했으며, 아날로그 반도체, 차량용 마이크로컨트롤러유닛, 차량용 인포테인먼트 시스템용 애플리케이션 프로세서, 임베디드 프로세싱을 생산하고 있다. 매출 중 차량 반도체 비중이 13%에 달한다. 5위 업체인 스위스의 ST마이크로일렉트로닉스는 가전용 주문형 반도체, 차량용 반도체, 전력반도체, 컴퓨터 주변 장치용 반도체, 실리콘 카바이드(SiC) 칩을 생산한다. 매출 중 차량 반도체가 37%를 점유하고, 아날로그/센서가 33%, 마이크로컨트롤러유닛/디지털 IC가 30%를 차지하고 있다. 보쉬, 폭스바겐, 메르세데스-벤츠 등을 고객으로 두고 있다.[1]
기존의 차량용 반도체 업체 현황 업체 제품 내용 엑스엔피반도체 차량용 반도체, IoT, 모바일, 기지국
통신장비용 반도체, RFID, 근거리
통신망 및 홈네트워킹용 반도체,
MCU 및 마이크로프로세서, 파워
어댑터용 IC * 2006년 10월 필립스에서 분사
* 2015년 미 Freescale 인수
* 2019년 세계시장의 21% 점유
* ADAS·안전, 차체, 자율주행, 파워트레인, 차량 간 네트워크 부문
* 8~12bit MCU 및 파워 아키텍처 제품
* 차량용 AP, 인포테인먼트 기술역량 탁월
* 테슬라, 포드, 혼다, 토요타, 현대, BMW 등 완성차업체 고객 인피니온 차량용 반도체, 전력반도체, 플래시
메모리, 시스템 반도체 * 세계 전력반도체 1위, 차량용 반도체 2위
* 고전압 차량용 전력반도체 세계 최고
* 1999년 지멘스에서 반도체 부문 분사
* 2019년 6월 미 사이프러스 인수
* Power 300 프로젝트 통해 300mm 웨이퍼로 전력반도체 생산
* 차량용 반도체 매출 비중이 41%
* 메르세데스-벤츠, BMW, 폭스바겐, 현대차 등이 고객 르네사스
일렉트로닉스 차량용 MCU, 차량 정보용 SoC 시장,
산업용 MCU * 2003년 히타치제작소와 미쓰비시전기 반도체 부문 통합해 발족
* 2010년 NEC 반도체 통합
* 2016년 8월 미 인터실 인수해 하이브리드차 및 전기차 배터리 전압제어 반도체
강화
* 2019년 9월 미 IDT 인수 설계·개발 강화
* 차량용 MCU의 선도업체로 ADAS와 자율주행용 SoC 칩 개발
* 토요타, 혼다, 닛산, 포드, 폭스바겐 등이 고객 텍사스 인스트루먼트 차량용 MCU, 차량용 인포테인먼트
시스템용 애플리케이션 프로세서 * 1971년 단일 칩 MCU 개발
* 아날로그 반도체 부문 최강자로 매출 중 차량 반도체 비중 13%
* 차량용 MCU 및 인포테인먼트 시스템용 AP 시장에서 강세 ST마이크로
일렉트로닉스 디지털 가전용 주문형 반도체,
차량용 반도체, 전력반도체,
컴퓨터 주변 장치용 반도체, SiC칩 * 1987년 이탈리아 SGS마이크로일렉트로니카와 프랑스 톰슨SA 반도체 사업부가 합병해 발족
* 매출 중 차량 반도체 37%, 아날로그/센서 33%, MCU/디지털 IC 30% 점유
* 파워트레인, 차체, 안전, 인포테인먼트 분야 차량 반도체 강세
* 실리콘 카바이드 칩(SiC)을 테슬라 전기차 모델3에 공급
* 보쉬, 테슬라 등에 차량 반도체 공급
신규 진입 업체들 [ 편집 ]
차량용 반도체 시장이 커지고 자율주행과 인공지능으로 영역이 확장되자 퀄컴, 인텔, 엔비디아, 삼성전자, 애플(Apple), 테슬라 등 글로벌 아이티(IT) 기업들이 신규로 진입하고 있다. 이들은 스마트폰 등 모바일부문에서 축적한 애플리케이션 프로세서 및 운영체제(OS) 노하우를 자동차에 적용하고, 자율주행차에 필요한 인공지능 시스템, 비전 컴퓨팅 시스템, 자동차용 데이터 통신 솔루션 등을 개발해 차량용 시스템 반도체의 새로운 시장을 개척하고 있다. 이들은 인수합병(M&A), 인공지능 반도체 중심으로 자체 칩 개발, 티에스엠시 등 파운드리 업체와의 위탁생산 협력을 통해 시장에 진입하고 있다. 차량용 반도체 분야 인수합병의 대표적인 사례로는 2015년 3월, 5위 업체인 엔엑스피반도체가 4위 업체인 미국 프리스케일(Freescale)을 167억 달러에 인수해 단번에 1위 업체로 도약했다. 다른 사례들로는 2015년 11월, 온 세미컨덕터(ON Semiconductor)의 페어차일드 반도체(Fairchild Semiconductor) 인수, 2016년 8월, 르네사스 일렉트로닉스의 인터실 인수, 2019년 5월, 마블 엔터테인먼트(Marvel Entertainment, LLC)의 아퀀시아 인수, 2019년 6월 인피니언 테크놀로지스의 사이프러스 인수, 2019년 9월 르네사스 일렉트로닉스의 메신저바이오텍 인수, 2021년 2월, 르네사스 일렉트로닉스의 다이얼로그 세미컨덕터 인수 등이 있다. 애플은 차량용 애플리케이션 프로세서와 운영체제를 바탕으로 자율주행용 칩과 소프트웨어 개발에 뛰어들었다. 2024년 목표로 자체 설계 배터리를 탑재한 승용차 생산을 추진하고 있고, 티에스엠시를 통해 자율주행차용 인공지능 칩을 생산할 계획이다. 퀄컴은 자동차용 애플리케이션 프로세서 신제품 스냅드래곤 820A를 출시해 2017년 아우디(Audi AG)에 탑재하였다. 2021년 1월, 4세대 스냅드래곤 오토모티브 플랫폼을 공개했는데, 운전자와 탑승자를 위한 엔터테인먼트와 상황 인식 경험 재창조를 목표로 하고 있다. 엔비디아는 주력제품인 GPU가 차량용 인공지능 시스템 반도체 분야에서 수요가 급증하고 있다. 2020년, 에이알엠 아키텍처(ARM architecture)을 인수해 자율주행 플랫폼과 에지 컴퓨팅을 강화하려고 하고 있다. 단일 칩 체제를 기반으로 설계한 칩을 토요타, 폭스바겐 등이 활용하고 있다. 테슬라는 자율주행 경쟁력을 강화하기 위해 인공지능 이미지 처리 능력을 향상한 완전 자율주행(FSD:Full Self Driving) 칩을 설계하고 있다. 기존 테슬라 차량에 탑재됐던 반도체를 넘는 성능을 보여주었다.[1]
신규 진입한 차량용 반도체 업체 현황 업체 제품 내용 애플 자율주행차용
반도체/OS * 고성능 반도체, 독자 운영체제(OS) 바탕으로 자율주행용 칩 및 S/W, 배터리 등 자체 개발
* 2014년부터 자율주행 전기차 프로젝트 Titan 추진, 자동차 OS 카플레이 공개
* 2024년 목표로 자체 설계 배터리 탑재 승용차 생산 예정
* TSMC와 자율주행차(애플카)에 탑재될 AI칩 생산 예정 퀄컴 자동차용 AP * 자동차용 AP 신제품 스냅드래곤 820A 출시해 2017년 아우디에 탑재
* 2021년 1월 4세대 스냅드래곤 오토모티브 플랫폼 공개했는데, 운전자와 탑승자를 위한 엔터테인먼트와
상황 인식 경험 재창조 목표
* 20개 완성차업체 수주 엔비디아 자동차용 칩셋/
커넥티드카 OS * 주력제품인 GPU가 차량용 AI 시스템 반도체 분야 수요 급증
* 2015년 차량용 칩셋 NVIDIA DRIVE 공개
* 2020년 ARM 인수해 자율주행 플랫폼과 에지 컴퓨팅 강화 계획
* SoC를 기반으로 설계한 칩을 토요타, 폭스바겐 등이 활용
* 2021년 1월 공개한 정보처리 반도체 플랫폼 엔비디아 드라이브 기반 커넥티드카 운영체제(ccOS)
2022년 현대기아차 적용 예정 테슬라 자율주행차용 AI칩 * AI 이미지 처리능력 향상 완전자율주행(FSD) 칩 설계
* 기존 테슬라 차량에 탑재됐던 반도체 넘는 성능 과시
* TSMC가 위탁생산할 예정
국내 차량용 반도체 공급망 [ 편집 ]
차량용 반도체 시장에서 대한민국 업체의 점유율은 2.3%에 불과하고, 소요량의 98%를 수입에 의존하고 있다. 국내 업체로 팹리스로 실리콘웍스(Silicon Works), ㈜텔레칩스(Telechips), 해성디에스(Haesung DS), 넥스트칩(Nextchip), 픽셀플러스(Pixelplus), 브이에스아이(VSI), ㈜실리콘마이터스(Siliconmitus) 등이 있다. 파운드리로는 동부 하이텍(DB Hitek), SK하이닉스㈜(SK Hynix) 시스템 IC 등이 있다. 부가가치가 높은 파워트레인 제어와 전장용 시장보다 인포테인먼트 분야에서 경쟁하고 있다. 또한, 국내·외 반도체 공급난으로 생산을 위탁할 파운드리를 제때 확보하지 못해 차질을 빚고 있다. 실리콘웍스는 매출 1조 원을 돌파한 국내 최대의 팹리스 업체로 엘지이노텍(LG Innotek), [엘지 디스플레이㈜]](LG Display) 등과 협업해 현대자동차㈜·기아자동차㈜ 및 메르세데스-벤츠에 차량용 반도체 변위 센서 IC를 공급해왔다. 텔레칩스는 차량용 인포테인먼트 애플리케이션 프로세서 설계와 공급에 주력하고 있다. 2021년, 텔레칩스가 설계하고 삼성전자 파운드리에서 생산한 자동차용 마이크로컨트롤러유닛을 출시했고, 현대모비스㈜는 국내 마이크로컨트롤러유닛을 사용할지 검토에 들어갔다. 해성디에스는 반도체용 패키지 웨이퍼와 리드 프레임을 생산하고 있다. 넥스트칩은 아이에스피(ISP; Image Signal Processor)를 현대자동차㈜에 적용하고 있고, ADAS용 차량 반도체를 개발하고 있다. 픽셀플러스는 차량용 상보성 금속산화막 반도체(CMOS) 이미지센서(CIS) 사업을 중심으로 애프터마켓 수요를 공략하고 있다. 브이에스아이는 안정성과 효율성을 갖춘 자율주행차용 이더넷 네트워크 반도체 칩을 개발했다. 실리콘마이터스는 차량 인포테인먼트시스템 전력관리 칩을 출시했다. 동부하이텍은 세계 10위 파운드리 업체로 파워트레인용 전력관리 칩, 전조등·후미등 모터 구동칩 및 전력관리 칩, 내비게이션·오디오시스템용 전력관리 칩, 인포테인먼트용 반도체 등 20여 개 제품을 공급하고 있다. 삼성전자는 차량용 애플리케이션 프로세서 브랜드 엑시노스 오토 및 이미지센서 브랜드 아이오셀 오토를 출시했다. 자율주행차용 이미지센서 고도화로 소니와 경쟁하고 있고, 테슬라와 웨이모의 자율주행차 칩을 개발했다. SK하이닉스㈜는 자동차 티어1, 2 부품업체와 협업해 차량용 메모리 반도체를 공급하고 있다.[1]
국내 차량용 팹리스 업체 현황 업체 제품 내용 실리콘웍스 변위 센서 IC * 국내 최대의 팹리스로 2020년 매출 1조 원 돌파
* LG이노텍, LG디스플레이 등과 협업해 현대기아차 및 메르세데스-벤츠에 차량용 반도체 변위 센서 IC 공급
* 차량용 MCU 개발 중 텔레칩스 반도체 설계: 칩, 토털솔루션 * 차량용 인포테인먼트 AP 설계와 공급에 주력
* 현대기아차 엔트리 및 중저가 차량에 AVN 반도체 적용
* 전기차의 효율적 전력소모 전력관리 반도체(PMIC) 강점 보유 해성디에스 반도체용 패키지, 웨이퍼 * 반도체용 패키지 웨이퍼와 리드 프레임을 생산 판매
* 매출은 리드프레임 67.6%, 패키지 웨이퍼 32.39% 등 넥스트칩 차량용 반도체 * 차량용 반도체 ISP 현대차에 적용
* 아파치5 등 ADAS용 차량 반도체 연구개발 예정 픽셀플러스 차량용 이미지센서 * 차량용 CMOS 이미지센서(CIS)로 애프터마켓 공략
* 중국/대만 매출 비중이 80% VSI 자율주행차 칩셋 * 2018년 1월 DIGIST와 자율주행차용 VSI를 개발
* 2020년 1월 자율주행차용 이더넷 네트워크 반도체칩 VS731 개발
* 2020년 7월 인피니언 차량용 MCU AURIX™에 플랫폼 기반 고속 이더넷 출시 실리콘마이터스 전력관리 및 오디오 반도체 * 2020년 4월 차량 인포테인먼트시스템(AVN) 전력관리 칩 SM6700Q 출시
* 2020년 8월 자동차 OLED 용 전력관리 칩(PMIC) 개발
차량용 반도체 대란 [ 편집 ]
원인 [ 편집 ]
차량용 반도체 대란이 전 세계를 강타하고 있다. 일차적으로는 코로나19에 따른 자동차 메이커들의 생산 중단이 원인이었지만 글로벌 반도체 공급망 전체가 마비되면서 피해가 확산하고 있다. 차량용 반도체 부족으로 2021년, 전 세계적으로 122조 원의 피해를 볼 것이란 전망까지 나오고 있다. 전 세계를 강타하고 있는 차량용 반도체 공급 차질의 원인에 대해서 많은 전문가가 복합적이라고 표현했다. 그 원인을 규명할 수 없다는 것이 아니고 코로나로 대표되는 자연재해, 차량용 반도체의 글로벌 공급망 문제 등이 복합적으로 작용했다는 분석이다. 이와 관련 유진투자증권 아재일 연구원은 2021년 5월 31일, 모빌리티 EV(이브이) 산업 2021 하반기 전망에서 차량용 반도체 공급 차질 원인은 크게 3가지로 나눠 볼 수 있다고 설명했다.[5]
첫째, 코로나와 자연재해로 인한 일시적 공급 차질이다. 코로나 사태로 인해 글로벌 자동차 생산이 장기간 중단됐고 전방 수요 불확실성으로 완성차 메이커는 공격적으로 재고를 줄였다. 하지만 신차 수요가 예상보다 빠르게 회복됨에 따라 부품 주문량을 늘렸지만 1차 벤더를 거쳐 2차 3차 벤더로 가는 과정에서 리드 타임이 누적될 수밖에 없었다. 가동 중단이 장기화됐던 미국 유럽 지역이 재개가 빨랐던 중국, 한국, 일본보다 피해 규모가 큰 이유가 바로 여기에 있다. 더욱이 예상치 못했던 자연재해가 상황을 더욱 악화시켰다. 미국에서는 2021년 2월, 기록적인 한파가 닥쳐 텍사스 지역의 전력 공급이 중단되는 사태가 발생했다. 삼성전자의 오스틴 공장이 이로 인해 가동을 중단했으며 차량용 반도체 1위 업체인 인피니언 테크놀로지스의 공장도 가동이 일시 중단됐다. 일본의 르네사스 일렉트로닉스도 미야기현 지진과 공장 화재로 공장 가동이 중단됐다. 특히 공장 화재로 인한 설비 소실로 가동 중단이 장기화됐는데 2021년 4월 말에 재가동을 시작하였으나 정상화 시점은 2021년 6월이었다. 대만에서는 기록적인 가뭄이 발생했다. 대만은 56년 만의 기록적인 가뭄에 시달리고 있으며 2021년 3월부터 물 부족 적색경보를 발령한 상태다. 산업 용수와 농업용수 모두 부족한 상황이기 때문에 반도체 생산도 차질을 빚었다.[5]
두 번째 이유는 티에스엠시의 마이크로컨트롤러유닛 생산 독점에 따른 공급망이다. 자동차에는 다양한 종류의 반도체가 사용되는데, 차량용 반도체의 범위는 마이크로컨트롤러유닛 아날로그 반도체뿐만 아니라 ADAS에 사용되는 메모리 칩, 인공지능 칩 등 넓은 영역을 아우른다. 하지만 이번 반도체 수급 대란의 원인은 기본적으로 마이크로컨트롤러유닛 병목 현상에 기인한다. 마이크로컨트롤러유닛은 차량의 기능을 제어하는 전자제어 장치에 폭넓게 사용되는 기초 반도체다. 티에스엠시는 글로벌 마이크로컨트롤러유닛 생산량의 70%를 담당한다. 차량용 마이크로컨트롤러유닛 공급업체로 잘 알려진 르네사스 일렉트로닉스, 엔엑스피반도체, 인피니언 테크놀로지스, 텍사스 인스트루먼트, 마이크로칩테크, ST마이크로일렉트로닉스 등의 자체 생산 능력은 소규모에 불과하며 대부분 티에스엠시에 위탁 생산을 하고 있다. 다수의 파운드리가 생산하는 다른 반도체와 달리 공급처를 다변화할 수 없기 때문에 병목 현상이 장기화되고 있다.[5]
세 번째 이유는 차량용 반도체 수요가 구조적으로 증가하고 있기 때문이다. 자동차의 편의 안전 사양이 자율주행차 커넥티드카로 진화함에 따라 자동차가 처리하는 데이터의 양과 연산 능력이 기하급수적으로 증가하고 있다. 전기차로 대표되는 전동화 추세도 반도체 수요 증가의 원인이다. 전기차에 들어가는 모터 전력 제어장치 배터리 관리 시스템(BMS) 등 각종 전자 부품들 모두 반도체를 사용한다. 인피니언 테크놀로지스에 따르면 전기차의 반도체 수요는 동급 내연기관차의 2배에 달한다. 평균적인 내연기관차의 반도체 코스트는 434달러 수준이지만 전기차의 총 반도체 코스트는 834달러 수준으로 추정된다. 2020년을 기점으로 전기차 생산 판매 수요가 폭발적으로 증가하고 있으며 완성차의 반도체 수요도 이에 비례해 완성차의 반도체 수요도 이에 비례해 증가하고 있다. 결국, 차량용 반도체 부족 문제는 자연재해라는 특별한 상황이나 티에스엠시의 독점이라는 공급망의 문제를 해결한다고 해도 기하급수적으로 커지는 수요를 공급이 따라가지 못하는 근본적인 문제를 안고 있다.[5]
피해 현황 [ 편집 ]
차량용 반도체 대란은 전 세계적으로 자동차 생산 라인을 멈추게 했다. 2020년, 코로나19로 인해 세계 주요 자동차 메이커들이 생산을 중단했던 때와는 양상이 다르다. 그 당시에는 자동차 메이커들이 통제할 수 있는 생산 중단이었다면 이번 공장 폐쇄는 부품 부족에 따른 것이며, 좀처럼 해결 기미를 보이지 않는다는 점에서 막대한 피해를 감수할 수밖에 없다. 시장 조사 기관들은 반도체 수급 차질로 인해 천문학적인 액수의 피해가 발생할 것으로 보고 있다. 2021년 5월 14일, 미국의 컨설팅 회사인 앨릭스 파트너스(Alix Partners)는 반도체 칩 부족으로 2021년, 전 세계 자동차 생산이 390만대 줄어들 것이라고 발표했다. 이런 숫자는 앨릭스 파트너스가 2021년 1월에 예상했던 220만대의 감소 전망보다 늘어난 것이다. 자동차용 반도체 부족 현상이 2021년 1월보다 훨씬 심각해지고 있다는 방증이다. 금액으로 계산하면 2021년 자동차 업계는 1,100억 달러의 매출 감소 피해를 볼 것이란 전망이다. 이런 수치는 2021년 1월 말의 피해 전망치 606억 달러보다 81.5%가 늘어난 것이다. 앨릭스 파트너스의 자동차 책임자인 마크 웨이크필드는 “도쿄 인근 공장에서 발생한 반도체 공급업체 르네사스 화재와 자동차 공급망의 날씨 관련 문제 등 여러 요인 때문에 매출 감소 금액이 증가했다고 말했다.” 그는 “대유행으로 인한 칩 위기는 핵심 칩 제조 공장에서 발생한 화재, 텍사스의 혹독한 날씨, 대만의 가뭄 등 자동차 산업의 통상적인 사건들로 인해 악화되었다.”고 덧붙였다. 업체별로는 포드 자동차와 제너럴 모터스 같은 자동차 회사들은 칩 부족 때문에 2021년 수십억 달러의 매출이 감소할 것으로 예상한다. 포드는 이번 사태로 2021년에는 약 25억 달러의 매출이 감소할 것이라고 밝혔다. 제너럴모터스는 반도체 부족이 15억 달러에서 20억 달러 정도의 매출이 줄 것으로 예상했다. 글로벌 리서치 업체인 오토포어캐스트 솔루션에 따르면 2021년 6월까지 전 세계적으로 256 만대 규모의 가동 중단 계획이 발표되었으며 연말까지 총 366 만대가 생산 차질을 빚을 것으로 추정됐다.[6]
유진투자증권 아재일 연구원은 차량용 반도체 재고가 1분기 중 대부분 소진됨에 따라 2분기가 생산 차질의 피크가 될 것으로 보인다며 포드는 1분기 계획 대비 17%의 물량이 차량용 반도체 수급 차질로 생산되지 못했다고 말했다. 다만 우리나라를 포함한 아시아 지역은 상대적으로 양호한 상태다. 토요타는 2021년 4월부터 2022년 3월까지의 2022 회계 연도 생산량으로 전년 동기 대비 13.6% 늘어난 930만대를 전망했다. 코로나 영향에서 벗어나는 것을 넘어 코로나 발생 이전인 2020 회계 연도를 상회하는 생산 물량을 준비 중이다. 토요타는 차량용 반도체 수급 차질로 인한 영향에도 불구하고 2021년 정상 가동에 지장이 없을 것으로 전망했다. 2021년 2분기 현대자동차㈜ ·기아자동차㈜의 글로벌 공장 가동 중단이 산발적으로 발생하고 있다. 현대자동차㈜는 2021년 4월, 두 차례에 걸쳐 그랜저, 쏘나타를 생산하는 아산 공장의 가동을 일시 중단했고 2021년 5월에는 울산 3공장 5공장의 가동을 중단했다. 기아자동차㈜는 광명 2공장과 미국 조지아 공장 가동을 2021년 5월 중 일시 중단했다. 이에 따라 2021년 2분기 생산량 감소가 불가피할 것으로 보였지만, 전반적으로 가동 중단 기간이 짧아서 생산 차질 대수가 수십만 대에 이르는 글로벌 메이커 대비로는 미미한 수준으로 볼 수 있다.[6]
전망 [ 편집 ]
국내외 전문가들은 반도체 부족에 따른 자동차 업계의 피해가 2021년 2분기에 최대치를 찍고 3분기부터는 점차 해소 국면으로 접어들 것으로 전망하고 있다. 상당수의 전문가는 전기자동차의 확산과 자율 주행차의 확대 등으로 차량용 반도체에 대한 수요가 지속해서 증가할 추세여서 장기적인 공급 부족을 예측하는 목소리도 크다. 글로벌 리서치 기관 가트너는 반도체 수급 불균형이 2021년 2분기 가장 극심해지고 3분기까지도 상당한 차질이 지속할 것으로 보았다. 수급 균형이 정상화되는 시점은 2022년 2분기가 될 것으로 전망했는데 균형의 원인이 반도체 공급망 전 영역에 걸쳐 있어 단기 해결이 어렵고 특히 반도체 기판 부족 현상의 장기화될 가능성이 있다고 지적했다. 인텔의 대표이사 팻 겔싱거(Pat Gelsinger)도 차량용 반도체 공급 차질이 2022년 이후로도 수년간 지속할 것으로 예측했다. 공급이 증가하더라도 반도체에 대한 수요 증가 속도가 더 빠르기 때문에 수요 불균형이 지속할 것이라는 전망이다. 2021년 전망을 살펴보면 바이든 행정부를 비롯해 각국 정부가 반도체 수급 공백을 해소하기 위해 적극적으로 협력하고 있는 점은 긍정적이다. 티에스엠시도 안정적인 공급이 가능하도록 최선을 다하고 있는 모습이다. 미국 유럽 등 선진국 생산 차질 규모가 큰 만큼 강도 높은 대응책들이 나오고 있어 생산 차질은 5월을 피크로 점차 줄어들 전망이다. 따라서 2021년 하반기 글로벌 자동차 생산량은 큰 폭으로 증가할 것으로 예상된다. 지연됐던 신차 출시가 본격화 되는 등 부족한 재고를 확충하기 위한 증산이 이루어질 전망이다. 특히 상반기 생산 차질이 컸었던 미국 유럽 지역의 증산 물량이 매우 클 것으로 예상된다.[7]
자율주행차 반도체 수요가 2030년까지 세 배 가까이 증가한다는 조사 결과가 나왔다. 내연기관차보다 10배가량 더 많은 칩이 탑재되는 자율주행차의 반도체 수요가 증가하면서 자동차 반도체 시장이 고속 성장할 것으로 전망된다. 2021년 8월 3일, 글로벌 컨설팅기업 맥킨지는 자율주행 시대를 위한 자동차 반도체(Automotive semiconductors for the autonomous age) 보고서를 통해 자율주행차 반도체 매출 규모가 2030년까지 연간 290억 달러로 성장한다고 발표했다. 2019년, 110억 달러보다 세 배 가까운 수치다. 맥킨지는 현재 도로 위를 달리고 있는 레벨2 자율주행 기술이 칩 수요를 이끈다고 전망했다. 2019년, 자동차 반도체 매출의 40%를 담당했던 레벨2 자율주행 칩 매출이 2030년까지 85%로 두 배 이상 증가한다고 보았다. 자율주행 기술 발전에 따라 2025년부터는 레벨3 와 레벨4 자율주행 칩 매출도 늘어난다고 분석했다. 특히 레벨4 자율주행 칩 매출은 연간 45.1% 성장률을 보인다고 전망했다. 자율주행차에 쓰이는 반도체 중에는 도메인컨트롤유닛(DCU)과 센서 등 고성능 컴퓨팅 칩이 가장 빠른 성장세를 보인다고 예상했다. 2025년부터 2030년까지 매년 12%씩 성장하며 전체 자율주행 칩 매출의 3분의 1을 차지한다고 보았다. 전자 제어유닛과 센서용 칩은 2019년부터 2030년까지 연간 6%의 성장률을 기록한다고 전망했다. 데이터집중장치(DCU)와 전자 제어유닛은 신경망 프로세서유닛(NPU), 마이크로컨트롤러유닛과 함께 자율주행차의 핵심 요소로 꼽히는 ADAS에 쓰이는 반도체다. 카메라, 레이더, 라이다 등 센서에서 감지한 정보를 판단하고 처리하는 역할을 한다. ADAS는 운전 중 발생할 수 있는 수많은 상황 가운데 일부를 차량 스스로 인지하고 상황을 판단해 기계장치를 제어하는 기술이다. 궁극적으로는 자율주행 기술을 완성하기 위해 개발됐다. 2021년에는 카메라, 레이더, 라이다 등 센서를 이용해 도로 교통 상황을 감지하고, 운전자의 차량 운전을 보조해주는 역할을 한다. 맥킨지는 향후 데이터집중장치, 전자 제어유닛 등 반도체 매출이 카메라, 레이더, 라이다 등 센서 매출보다 큰 비중을 차지한다고 전망했다. 해당 칩들의 점유율이 2019년 55%에서 2030년 70%로 증가한다고 보았다. 2025년부터는 시장에 상용화되는 자율주행 레벨이 3~4로 높아지면서 매출이 두 배 가까이 증가할 수 있다고 예상했다.[8]
자율주행차 시장은 빠른 성장이 예상된다. 글로벌 경영전략 컨설팅 업체 보스턴컨설팅그룹(BCG)은 자율주행차 시장이 2035년까지 770억 달러 규모로 성장한다고 전망했다. 이때가 되면 자율주행차가 세계 자동차 판매량의 25%를 차지하며 완전 자율주행 자동차는 1,200만 대, 부분 자율주행차는 1,800만 대에 이를 것이라고 예상했다. 시장조사업체 아이에이치에스 마킷은 2035년에 자율주행차의 판매량이 1,000만 대를 넘어 자동차 시장의 약 10%를 차지한다고 보았다. 맥킨지도 2040년에는 미국 내 차량의 75% 이상이 자율주행차가 될 것이라고 예상했다. 이처럼 자율주행차 시장의 빠른 성장과 기술 발전은 차량용 반도체 시장 발전을 견인하는 역할을 할 것으로 전망된다. 레벨2 기술의 자율주행차에는 보통 2,000개 이상 반도체가 탑재된다. 200~300개의 반도체가 탑재되는 내연기관차보다 약 10배 많은 양이다. 자율주행차 레벨이 3~4로 높아지면 탑재되는 반도체는 더 많아진다. 사람이 하는 일을 기계가 대신하면서 그만큼 처리해야 할 데이터가 증가하기 때문이다. 이는 앞으로 차량용 반도체 수요가 가파른 상승곡선을 그린다는 것을 방증한다. 맥킨지는 보고서를 통해 자율주행 기술에 관심을 두는 기업이 많아지면서 이미 자동차 반도체의 수요 패턴은 변화됐다면서 반도체 회사는 변화하는 칩 수요에 대응해 필요한 기능과 제품을 개발해야 한다고 밝혔다.[8]
각주 [ 편집 ]
참고자료 [ 편집 ]
같이 보기 [ 편집 ]
韓 차량용 MCU ‘점유율 1%’…토종 팹리스·파운드리 뭉친다
[디지털데일리 김도현 기자] 마이크로컨트롤러유닛(MCU) 공급난이 내년까지 이어질 전망이다. 부족 사태 장기화로 수요가 급증하면서 가격이 폭등했다. 수익성이 향상되자 상대적으로 관심이 덜 했던 국내 업체도 시장에 뛰어드는 추세다.17일 업계에 따르면 2021년 들어 MCU 가격은 10~20% 올랐다. 특정 제품은 60배 오른 가격에 팔리기도 했다.MCU는 정보기술(IT) 분야에서 두뇌부터 보조 역할까지 수행하는 핵심 부품이다. 자동차 가전 스마트폰 등 다양한 곳에 탑재된다. 특히 차량에는 1대당 약 200개가 투입된다. 전기차나 자율주행차에는 1000개 이상으로 늘어난다. 기능별로 종류도 다양하다. 이 때문에 타격이 가장 컸다. 전장용 MCU로 한정하면 몸값이 올해 6배 뛰었다.그동안 우리나라 반도체 업계는 MCU에 집중하지 않았다. 구형으로 취급받는 8인치(200mm) 웨이퍼에서 생산할 만큼 첨단 기술이 필요하지도 않은 데다 디스플레이 구동칩(DDI), 전력관리칩(PMIC) 대비 수익성이 떨어졌다. 더욱이 차량용 MCU는 절차가 복잡하고 인증 획득이 어려워 가성비가 좋지 않다는 평가가 지배적이었다. 반도체 설계(팹리스) 업체는 물론 수탁생산(파운드리) 회사도 같은 생각이다. 관련 시장에서 한국 점유율은 1% 수준이다. 현대자동차는 외산 의존도가 약 98%다.하지만 작년 말부터 분위기가 달라지면서 국내 기업도 움직이기 시작했다. 인포테인먼트 애플리케이션프로세서(AP)가 주력인 텔레칩스, 가정용 MCU를 양산할는 어보브반도체 등이 대표적이다. 양사는 각각 자동차와 MCU라는 연결고리가 있어 다른 팹리스보다 진입이 용이했다는 후문이다.텔레칩스는 12인치(300mm) 웨이퍼 기반 차량용 MCU 개발에 성공했다. 8인치 부족을 해결할 묘수다. 삼성전자 28나노미터(nm) 공정에서 양산할 예정이다. 복수 고객사와 논의 단계로 내년부터 납품이 이뤄질 것으로 보인다. 어보브반도체는 자동차 충전기용 MCU 공급을 준비 중이다. 키파운드리가 8인치 생산라인에서 제조한다. 마찬가지로 내년 양산 계획이다.반도체 업계 관계자는 “국내 팹리스와 파운드리가 협업해 차량용 MCU를 만든다는 점에서 의미가 있다. 급격하게 내재화 비중을 높이기는 어렵겠지만 길게 보면 긍정적인 상황”이라고 설명했다.LG전자 LX세미콘 라닉스 등도 차량용 MCU 사업을 준비 중이다. 연구개발(R&D) 단계를 거쳐 이른 시일 내 상용화하는 것이 목표다. 이 과정에서 국내 파운드리와 협업도 기대된다.다른 업계 관계자는 “파운드리 입장에서 MCU 레퍼런스가 쌓이면 NXP 인피니언 르네사스 ST마이크로 등 해외 업체와의 거래 가능성이 생길 수 있다. 팹리스와 파운드리 모두 나쁘지 않은 흐름”이라고 분석했다.
‘차량용 MCU’ 품귀…토종 팹리스 지원군 뜬다
토종 팹리스 업체가 차량용 마이크로컨트롤러유닛(MCU) 개발에 팔을 걷어붙였다. 차량용 반도체 부족 현상에 도움이 될 지 여부에 관심이 집중된다. 파운드리 인프라와 수요 기업인 국내 자동차 업체의 지원도 절실하다는 목소리도 나오고 있다.
텔레칩스는 최근 새로운 차량용 MCU를 출시했다. 32비트 MCU이다. 코어는 영국 ARM사 설계자산(IP) 코어텍스-R5 기반으로 설계됐다. 삼성전자 28나노(㎚) 파운드리 공정을 활용해 만들었다. 텔레칩스 MCU 출시는 이례적이다. 회사는 차량 내 인포테인먼트용 애플리케이션 프로세서(AP) 설계가 주력이었다. AP는 중앙처리장치(CPU), 메모리 등 여러 블록을 1개 칩으로 통합한 것이다. AP에서 MCU 기능만 떼어내 단품으로 만든 사례는 이번이 처음이다. 텔레칩스 관계자는 27일 “자동차용 MCU 시장이 커질 것으로 보고 제품을 출시했다”고 밝혔다.
텔레칩스뿐만 아니라 지난해 LG그룹 계열사에서 LX그룹으로 편입된 실리콘웍스도 MCU 제품을 준비하고 있다. 지난해 사장 직속부서로 만든 ‘MCU 사업실’에서는 차량용 MCU 제품군 확장을 고민하고 있다. 텍사스인스트루먼트가 주도하는 ‘차량용 무선 배터리매니징 시스템'(wBMS) 칩, 차량 디스플레이 MCU 등 여러 아이템을 놓고 검토하고 있는 것으로 알려졌다.
가전용 MCU가 주력인 어보브반도체도 차량용 MCU 사업에 뛰어들었다. 어보브반도체는 차량 라이다 MCU ‘A31Q213’ 개발을 끝냈다. 지난해 삼성전자 DS부문 출신 손재철 부사장을 개발본부장으로 영입, 스마트 MCU 기술 기반의 차량용 칩 개발에도 속도를 내고 있다.
차량용 MCU 시장의 전망은 밝다. 내연기관 자동차 한 대에 200~300개 MCU가 활용됐다면 자율주행·전기차 시대에는 최대 2000개의 MCU가 탑재될 것으로 예상된다.
그러나 여전히 외국업체가 강세를 띠고 있다. 네덜란드 NXP, 일본 르네사스, 스위스 ST마이크로일렉트로닉스, 독일 인피니언, 미국 텍사스 인스트루먼트 등의 점유율이 10% 안팎이다.
차량용 MCU는 전례 없는 공급 부족 현상을 겪고 있다. 이 때문에 토종 팹리스 업체의 개발 움직임은 긍정 평가를 받고 있다. 차량용 반도체 공급 부족 현상 해결은 물론 열악한 국내 시스템 반도체 업계에 활기를 불어넣을 수 있기 때문이다.
문제는 인프라다. 이들이 고성능 MCU와 차량용 칩을 설계했더라도 칩을 만들거나 자동차에 적용할 수 없다면 기회가 물거품이 될 수 있다. 이서규 한국시스템반도체포럼 회장은 “14나노 이하 파운드리 공정은 잘 갖춰져 있지만 28·40·55나노 공정 경쟁력은 TSMC는 물론 중국 SMIC와 비교해도 약하다”고 말했다. 국내 완성차와 자동차 부품사 간 끈끈한 협력도 요구된다. 현대자동차, 현대모비스 등 국내 주요 자동차 관련사도 반도체 해외 의존도를 낮추기 위해 해결책을 모색해야 할 것으로 보인다.
강해령기자 [email protected]
[차이나 브리프] 자동차 MCU 공급의 60%는 TSMC가 담당
| 출처 : 경제일보 | 8월 7일
○현재 TSMC가 자동차 MCU 외주의 60~70% 담당‧‧‧3분기부터 생산능력 부족 해소될 것
– 최근 웨이저자 TSMC CEO가 “올해 MCU 생산량이 지난해보다 60% 증가해 3분기부터는 고객사 자동차용 반도체 부품 부족 문제가 개선될 것”이라고 말했음.
– 다이오드 업체 ACTRON(朋程)의 우셴중(吳憲忠) CEO는 “하반기에도 반도체 부족은 지속할 것”이라며 글로벌 자동차 시장에 대한 영향은 5~10% 정도로 예상했음.
– 대만산업정보연구소(MIC) 정카이안(鄭凱安) 선임연구원에 따르면 현재 자동차용 MCU 외주의 60~70%를 TSMC가 담당하고 있음.
– 정카이안은 파운드리가 자동차용 MCU를 주문받아 출하하기까지 6개월이 소요되고, 또한 주문량 100% 출하되는 게 아니라 생산능력 풀가동 시 단일 고객사 주문의 70~80%밖에 출하하지 못한다고 설명. 역시 3분기부터는 자동차용 반도체 생산능력 부족 해소될 것으로 내다봤음.
○6대 IDM이 자동차 MCU 시장 90% 장악
– MCU 글로벌 시장은 약 155억달러 규모. 그중 자동차용 MCU 시장은 약 53억달러(34%)로 가장 큰 응용시장임.
– 하지만 자동차용 MCU 제조시장은 NXP, 르네사스, 인피니언, 텍사스 인스트루먼트(TI), 마이크로칩, ST마이크로일렉트로닉스(STM) 6개 업체가 거의 90%를 차지하고 있음.- STM은 3분기 MCU 시장 전망을 낙관하며 시장 수요가 계속 왕성해 이미 18개월치 주문이 밀려 있다고 함. 특히 파운드리 공급은 부족하고 숙련공정 생산능력이 뚜렷이 증가하지 않았음을 이유로 캐파 증설에 적극적으로 투자하고 있음.
○중국 자동차 MCU 자급률 2025년 25%까지 확대될 것
– 대만 자동차용 MCU 업체는 누보톤과 홀텍이 있음.
– 누보톤은 지난해 9월 일본 파나소닉 반도체 사업부를 인수하면서 자동차용/공업제품 시장점유율이 24%에서 39%로 확대됐음. 올해 40%를 넘길 것으로 보고 있음.
– 홀텍은 지난해부터 현대차에 오디오 모듈용 MCU 제품을 납품하고 있음.
– 중국 MCU 업체들도 자동차용 MCU 개발에 총력을 기울이고 있음. 지난해 중국 MCU 시장에서 자동차용 MCU는 31%를 차지, 16억달러 규모에 달했음.
– 외부에선 현재 중국의 MCU 자급률은 5%~6%밖에 되지 않지만 2025년이 되면 25%로 늘어날 것으로 보고 있음.
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