차량용 반도체란

▲ 반도체

 

2026년까지 차량용 반도체를 비롯한 반도체 시장의 연간 성장률이 27%로 고속 성장을 예고한 가운데 삼성전자와 SK하이닉스가 미래 산업으로 차량용 메모리 반도체 시장 선점을 위한 사업을 시작하였다. 다양한 첨단 기능의 핵심이 되는 반도체는 자율주행과 같이 높은 성장 잠재력을 갖추고 있어 차량 첨단 기능의 핵심 기반으로 지목되었고, 세계 여러 기업이 반도체 시장에 투자를 시작하였다. 차량용 메모리 반도체는 첨단 운전 보조 시스템인 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems), 차량용 인포테인먼트 IVI(In-Vehicle Infotainment)와 같이 미래 자율주행 자동차 업계의 핵심 기능으로 쓰이는 핵심적인 기술로 공급부족을 겪고 있는 차량용 반도체는 자동차 제어 및 구동에 쓰이는 시스템반도체로 차량용 메모리와는 다른 성격을 띠고 있다. 이번 기사에서는 앞으로 국내 자동차 산업에 막대한 영향을 끼칠 차량용 반도체에 대해서 알아보고자 한다.

 

우선 차량용 반도체는 자동차의 엔진, 변속기와 같은 동력 전달체계인 파워트레인, 계기판과 블랙박스 등의 자동차 전자장치나 인포테인먼트를 위해 탑재되는 비메모리 반도체의 일종으로 현재까지는 네덜란드의 NXP, 독일 인피니온과 같은 유럽계 기업들이 탄탄한 입지를 가지고 있다. 현재 자동차를 구매했을 때 구매 후 수령까지 그 기간이 유난히 길어지고 있는 이유는 차량용 반도체의 수급 문제 때문이라고 볼 수 있다. 현재 우리나라에서는 대표적인 기업으로 삼성전자, SK하이닉스, DB하이텍 세 기업을 꼽을 수 있다. 삼성전자는 세계적 경쟁력을 보유한 전자 기업으로 주력사업인 플래시메모리와 D램이 세계시장에서 확고한 1위를 차지하고 있지만, 차량용 반도체와 일반적인 전자기기에 들어가는 반도체는 같지 않기 때문에 발전 가능성이 매우 높다. SK 하이닉스는 SK그룹 계열의 세계적인 메모리 반도체 저문 제조업체로 주력 생산제품은 DRAM과 낸드플래시 및 MCP와 같은 메모리 반도체 제품이다. 약 15년 전인 2007년부터는 시스템 분야 사업에 재진출하여 종합반도체 회사로 영역을 확대 중이다. 마지막으로 DB하이텍은 DB그룹의 시스템 반도체 전문 업체이다. 주요 사업으로는 웨이퍼 수탁 생산 및 판매를 담당하고 있으며 자사 제품을 설계 및 판매하는 시스템을 구축하고 있다.

 

▲ 자동차 반도체 종류

 

차량용 반도체는 역할에 따라 4가지로 구분하고 있다. 첫째, 차량의 이동에 관여하는 구동계 IC, 둘째, 차량 전류 공급에 관여하는 전원 IC, 셋째, 여러 가지 상황을 탐지하는 센서 IC, 넷째, 차량의 두뇌 역할을 하는 마이크로컨트롤러 유닛 MCU이다. IC란 직접 회로로 불리며 실리콘 판 위에 여러 개의 반도체와 이를 연결하는 전자 회로들의 복합체로 반도체의 집합체라고 생각하면 된다. 구동계 IC는 자동차의 엔진, 전동식 휠과 같은 부품들이 높은 출력을 요구할 때 고전류, 고전압을 공급하면서 전반적인 전류, 전압관리를 한다. 전원 IC는 배터리 등의 발전장치에서 발생하는 전류를 각종 부품 및 MCU에 직류 전원을 공급한다. 최근 전원 IC의 중요성이 두드러지고 있는데 차량 내부 시스템이 복잡해지면서 전반적으로 반도체들의 수요 전력이 커지고 있으며 이에 따라 전원 IC는 더 큰 전류 전달 능력과 이에 따른 기능들이 요구되고 있다. 다음으로 센서 IC는 최근 자율주행 기술의 발전에 따라 필수적인 반도체로 꼽히며 차량 내·외부에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터를 MCU에 전달하는 역할을 한다. 사람으로 따지면 눈, 귀, 코와 같은 감각기관이라고 생각하면 된다. 마지막으로 마이크로컨트롤러유닛인 MCU(Micro Controller Unit)는 차량 내부의 전자기기, 전자부품 시스템 전반을 제어하는 반도체로 냉난방, 차량 온도 조절, 배터리 관리, 내비게이션과 같은 차량 서비스를 관리하는 역할을 하고 있다.

 

▲ 2021년 기준 TOP 7 MCU 제조사의 생산 내역

 

차량용 반도체만의 세 가지 특징을 꼽을 수 있다. 먼저, 복잡한 기술이기 때문에 당연히도 높은 기술적 장벽이 있다는 것이다. 차량용 반도체는 자동차의 센서, 엔진, 제어장치 및 구동장치 등의 핵심부품에 사용되며 사람의 안전과 직접 연계되기 때문에 산업용, 컴퓨터, 핸드폰 반도체보다 높은 수준의 안전성과 내구성이 요구되고 있다. 그 예시로 두뇌 역할을 하는 MCU의 경우 주문에서 인도까지 걸리는 리드타임이 26주 이상 소요되고 있다. 다음으로 다품종소량생산으로 낮은 수익성이다. 차량용 반도체는 대량생산이 가능한 메모리 반도체와는 달리 다품종 소량 생산 체제인데 자동차에 들어가는 반도체의 종류는 수십 가지기 때문이다. 그 예시로 MCU의 경우 SUV를 한 대 생산하기 위해 7개의 업체로부터 38개의 MCU가 있어야 한다. 세 번째 특성은 두 번째 특성과 관련 깊은데 소수 과점체제로 신규 진입이 곤란하다. 차량용 반도체 시장은 종류가 많고 분야가 넓어 압도적인 1위 기업이 존재할 수 없기 때문이다.

 

위와 같은 특성만을 보면 차량용 반도체는 고도의 기술이 필요할뿐더러 그 시장 점유 또한 쉽지 않은 것이 사실이다. 그러던 중 대표적인 국내 자동차 브랜드인 현대, 기아차가 반도체 난을 뚫었으며, 미국에서 역대급 판매에 성공했다는 기사가 보도되었다. 차량용 반도체 공급난이 하반기 들어 해소 기미를 보이면서 현지 판매에 속도가 붙은 것인데 작년 동기 대비 8%, 11.9%로 각각 성장했다는 것이다.

 

현대차 미국법인 최고경영자 랜디 파커는 ‘현대차에 대한 수요는 여전하고 전기차 라인업이 10월 기록적 판매에 이바지했으며 훌륭한 제품과 함께 시장에서 지속해서 경쟁해나갈 것’이라고 밝혔다. 이처럼 차량용 반도체는 자동차 산업의 발전 여부를 판가름할 정도로 매우 중요한 기술이다. 우리 기술로 만들어진 차량용 반도체의 성장을 기대해본다.

 

 

 

 



 

 

 

 

 

 

이미지 출처

https://blog.naver.com/oncesoft2020/222047430220

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