일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2023.1.4

편집장이 전망하는 2023년
2023년의 반도체 산업 전망
주목해야 할 것은 파워반도체 분야의 사업 재편

2022년은 30여년 간 쇠락을 거듭하던 일본 반도체 산업에 모처럼 밝은 뉴스가 많았던 한 해였다.

그 중 하이라이트는 2021년 10월에 발표되어 2022년 4월, 구마모토(熊本) 현에서 시작된 대만 TSMC(臺灣積體電路製造)의 공장 건설과 10월에 발표된 2nm세대 프로세스의 최첨단 반도체 양산을 목표로 하는 라피더스(Rapidus, 도쿄)의 설립이다. TSMC 구마모토 공장에는 약 4,000억엔, 라피더스에는 우선 약 700억엔을 정부가 지원한다.

TSMC의 구마모토 공장 건설과 라피더스 설립은 사실상 경제산업성이 일본의 반도체 부활을 위해 그린 시나리오가 구현된 것이다. 이 경제산업성의 시나리오를 분석하면 2023년 이후의 움직임을 어느 정도 내다볼 수 있다.

경제산업성의 시나리오를 알기 위한 문서로는 2021년 6월에 공개된 '반도체 및 디지털 산업 전략'이 있다. 여기에는 (A) 첨단 로직 반도체(하이엔드/미들레인지) (B) 마이크로컨트롤러 (C) 메모리(DRAM, NAND), (D) 파워반도체 (E) 센서 (F) 아날로그 (G) 반도체 제조 '후공정'의 고도화 등 7개 항목에 대해 각각 취해야 할 방안이 기술되어 있다.

이 가운데 2022년에 움직임이 표면화된 것이 (A) 첨단 로직 반도체(하이엔드/미들레인지)와 (C) 메모리(DRAM NAND), (E) 센서, (G) 반도체 제조 '후공정'의 고도화이다.

이 문서에는 (A) 첨단 로직 반도체(하이엔드/미들레인지)에 대해 ‘일본에는 첨단 로직 반도체의 제조 기반이 존재하지 않지만, 향후 포스트 5G와 데이터센터 등을 위한 하이엔드 첨단 로직 반도체의 국내 생산 및 공급 능력 확보가 필요하다.

산업 기계나 자동차 등에 사용되는 미들레인지 첨단 로직 반도체에 대해서도 (중략) 국내 생산 및 공급 능력 확보가 필요하다’라고 기술되어 있다. 전자가 라피더스를 둘러싼 일련의 시책, 후자가 TSMC의 구마모토 공장 건설이다.

라피더스에서는 2nm 세대 프로세스의 최첨단 반도체, TSMC의 구마모토 공장에서는 20nm/28nm 세대 프로세스의 반도체가 제조된다.

(C) 메모리(DRAM, NAND)에 대해서는 '국제적인 가격 경쟁 및 제조 능력 경쟁(대담한 투자 경쟁)에서 뒤처지지 않도록 국제 기업들과의 연대를 통해 일본의 국내 메모리 제조 능력 및 양산 체제를 더욱 강화할 필요가 있다'라고 기술.

이에 관련된 움직임으로는 2022년에 키옥시아와 미국의 웨스턴 디지털(Western Digital)이 미에(三重) 현 욧카이치(四日市) 시에 정비하는 NAND 플래시 메모리 생산시설과 미국 마이크론 테크놀로지(Micron Technology)가 히로시마(広島) 현에 정비하고 있는 최첨단 DRAM 생산시설에 대해 정부가 잇달아 조성금을 내기로 결정한 것이다.

(E)의 센서에 대해서는 ‘일본의 경쟁력을 유지할 수 있도록 연구개발 및 설비투자를 지원하는 것이 필요하다’라고 기술. 여기서 센서란 주로 소니 세미컨덕터 솔루션즈가 세계적으로 높은 시장점유율을 가진 CMOS 이미지 센서를 타깃으로 하고 있는 것으로 보인다.

이것과 관련된 움직임으로는 TSMC의 구마모토 공장에 대한 지원이 그 제 1탄이라고 볼 수 있다. 구마모토 공장은 TSMC와 소니그룹, 덴소의 합작으로 설립된 사업체이기 때문이다. 구마모토 공장에서는 소니 세미콘의 이미지 센서 로직 부분을 담당하는 반도체가 제조될 계획이라고 한다.

(G) 반도체 제조 ‘후공정’의 고도화에 대해서는 ‘로직과 메모리, 센서 등의 복수 칩을 3차원 적층해 1개의 패키지에 고밀도로 삽입하는 것에 의한 소형화(소면적화), 칩 간의 배선 거리 단축에 의한 고속화와 저소비전력화, 더 나아가 복수의 패키지를 쌓아 올려 실현하는 다기능화 등, 고성능화를 목표로 추진해나가는 대응(3차원화 프로세스, 'More than Moore')에서도 연구개발, 제조 기반 정비 측면에 역점을 두어야 한다’라고 기술되어 있다.

TSMC가 이바라키(茨城) 현 쓰쿠바 시에 2022년 6월 개설한 TSMC 재팬 3DIC 연구개발센터 등이 이 전략에 부합한다.

그렇다면 2023년에는 어떤 일들이 일어날 것인가?

-- 양산에서 라피다스와 짝을 이룰 상대가 부상할까? --
(A) 첨단 로직 반도체(하이엔드/미들레인지)에 대해서는 하이엔드와 미들레인지로 각각 나뉘어 구체적인 움직임이 나올 것으로 보인다. 하이엔드에서는 라피더스의 공장 건설이 구체화될 것이다. 라피더스는 생산 개시를 2020년대 후반으로 예정하고 있어, 공장 건설 기간을 감안하면 2023년에는 건설을 시작해야 한다.

또한, 라피더스의 양산 기술 획득과 관련해 새로운 움직임이 나올 가능성도 있다. 라피더스에 대해 현재 밝혀진 것은 ‘비욘드 2nm’ 기술을 미국 IBM에서 도입하고, 벨기에 연구기관인 imec와 첨단 반도체 연구개발에 협력한다는 것이다.

양산 기술 획득 방법에 대해서는 불분명한 부분도 많다. 경제산업성의 ‘반도체·디지털 산업 전략’에서는 첨단 로직 반도체에 대해 ‘해외 첨단 파운드리와의 공동 개발을 추진한다. 또한 첨단 로직 반도체의 양산화를 위해 해외 파운드리와의 합작 공장 설립 등을 통해 국내 제조 기반 확보를 도모한다’라고 기술되어 있다.

현시점에서는 이름도 나오지 않고 있는 기업으로부터 기술 도입을 실시하고 합작 공장도 설립할 가능성이 있다.

한편, 미들레인지 반도체에 대해서는 TSMC의 구마모토 공장과 함께 국내 반도체 공장 집약 및 리뉴얼 소식이 늘어날 가능성이 높다. 앞에서 소개한 경제산업성의 전략에서는 '반도체의 안정적 공급을 확보하기 위해 일본의 기존 반도체 공장을 쇄신한다'라고 기술되어 있기 때문이다.

사실 일본의 로직 반도체 IC를 만드는 공장 수는 현재도 세계 제일을 자랑한다. 하지만, 최첨단 프로세스에서 40nm에 머물고 있으며, 낡고 소규모이기 때문에 어느 정도 대규모화해 효율적으로 만들 수 있도록 할 필요가 있다.

-- 파워반도체 제조를 집약할까? --
로직 반도체 외에도 큰 움직임이 있을 것으로 전망되고 있는 것이 (D) 파워 반도체 분야이다. 2023년은 파워 반도체를 담당하는 기업 및 생산 설비의 통합이 표면화될 가능성이 있다.

일본에는 파워 반도체를 제조하는 기업들이 많다. 주요 회사로는 미쓰비시전기(三菱電機), 후지전기(富士電機), 도시바(도시바 디바이스&스토리지), 르네사스 일렉트로닉스, 롬, 덴소 등이다. 하지만 세계 시장 점유율은 각각 10% 이하로 크지 않다.

한편, 유럽이나 미국에는 각각 몇 개 회사밖에 없어, 세계 시장 점유율이 높다. 낮은 점유율로는 현재 세계에서 나름의 존재감을 가진 파워 반도체가 국제 경쟁에서 뒤처져버릴 위험이 있다.

이를 위해 경제산업성이 노리는 것이 ‘해외 기업과 어깨를 나란히 하기 위한 국내 제조 기반의 공통화’이다. 구체적으로는 ‘일본에 존재하는 기존 공장 및 기업에 대해서는 (중략) 중요한 반도체 제조 거점의 리더와 타깃을 판별해 대담한 쇄신을 추진한다. (중략) 모든 정책을 총동원해 사업 확대 및 재편, 첨단기술 개발 등을 촉진한다’라고 기술되어 있다.

이미 보도된 바와 같이 롬이 도시바에 출자하는 것을 검토하고 있고, 르네사스 일렉트로닉스가 SiC(탄화규소) 디바이스 제조에 나설 것을 예고하는 등, 2022년에는 구체적 움직임이 보이기 시작하고 있는 것이 아닌가라는 생각이 들게 하는 보도들이 나왔다.

이 밖에도 (B) 마이크로컨트롤러 (C) 메모리(DRAM, NAND), (E) 센서 (F) 아날로그 (G) 반도체 제조 '후공정'의 고도화 등에서도 보조금 지급과 기업 및 공장의 통폐합이 추진될 가능성이 있다. 예를 들어, (E) 센서에서는 소니 세미콘이 구마모토 현에서 TSMC 구마모토 공장 근접지에 촬상소자 공장을 건설할 계획이라고 2022년 12월, 복수의 매체들이 보도한 바 있다. 이 공장에도 정부 보조금이 지급될 것으로 보인다.

-- 끝 --

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