일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2023.7.24

반도체 업계 지도, 라피더스의 배후에서 차량용 범용 반도체에도 주력
프로세스 노드의 관점에서 본 세계 반도체 양산 상황

반도체 확보는 이제 세계적인 트렌드가 되었다. 각 국가들은 미∙중 마찰과 러시아의 우크라이나 침공을 배경으로 첨단 반도체를 ‘군사적 측면을 포함한 경쟁력의 원천이 되는 전략 물자’로 규정하고 있다. 산업계에서는 공급망 단절에 대비해 구세대 범용 반도체 확보에 대한 투자도 이어지고 있다. 일본 그리고 세계 각국의 반도체 양산 상황에 대해 프로세스 노드의 관점에서 취재했다.

반도체 산업에 대한 각국 정부의 적극적인 정책 지원이 최근 몇 년 간 잇따르고 있다. 일본 정부는 대만 TSMC(臺灣積體電路製造)가 구마모토(熊本) 현에 건설하는 반도체 공장과 라피더스(Rapidus, 도쿄)의 홋카이도 치토세(千歲) 시 반도체 공장 신설 등에 대해 지원하고 있다. 이러한 기업에 조성금을 제공함으로써 일본에 양산 거점을 유치하도록 하는 것이 목적이다.

이러한 정책적인 지원을 실시하기 위해 일본 외 다른 국가에서도 해외 파운드리 유치 등에 대한 조성금 각출을 원활하게 하기 위한 법률 정비가 진행되고 있다. 이른바 반도체법(Chips Act)이다.

2022년에는 미국의 ‘CHIPS & Science Act’와 일본의 ‘경제안전보장추진법’이 성립, 올 4월에는 EU(유럽연합)의 ‘유럽반도체법(European Chips Act)’이 잠정 합의되었다. 미·일·유럽 정부는 국제적으로도 활발하게 반도체에 투자, 반도체법에 근거해 수 조엔 규모의 반도체 투자를 추진하고 있다.

정부의 반도체 분야에 대한 재정 지원에서는 미국이 가장 앞서고 있으며, 일본이 뒤를 잇고 있다. 그리고 그 뒤를 쫓는 것이 유럽이다. “우리는 성숙기의 제품만을 양산하는 것이 아니다. 첨단 제품도 제조한다”라고 유럽위원회의 브루튼 씨는 말한다.

유럽연합은 미국의 인텔과 같은 반도체 제조 기업의 공장 유치를 적극적으로 추진하면서 지금까지 경험이 적은 첨단 반도체의 양산 기반을 유럽 내에 확보하기 위해 주력하고 있다.

첨단 반도체를 양산할 수 있는 기업은 점점 압축되고 있다. EUV(극단자외선) 노광 장치가 필요한 7나노미터(nm) 세대 프로세스 이후의 로직 반도체에서는 TSMC와 삼성전자, 인텔 등 3개 사까지 좁혀졌다. 이 경쟁에 갑자기 뛰어든 것이 일본의 라피더스이다. 3개 사보다는 수 년 늦지만, 2027년의 2nm 세대 양산을 목표로 한다.

-- 각 프로세스의 용도 --
첨단 제품부터 성숙기의 제품까지 각 프로세스 노드의 반도체는 어디에 사용되는가? 반도체 용도로 점유율이 큰 스마트폰과 자동차에 대해 알아본다.

그림 3은 스마트폰 내장 부품에 사용되는 반도체 프로세스 노드를 나타낸다. 28nm 이후의 첨단 제품은 스마트폰의 두뇌를 담당하는 로직 반도체(IC)와 5G(제5세대 이동 통신 시스템) 관련이 중심이다.

이미지센서는 소니그룹의 산하인 소니세미컨덕터솔루션즈(SSS)가 시장을 장악하고 있다. 소니그룹은 28nm 프로세스를 확보하기 위해, 28nm 프로세스 등을 양산하는 TSMC 자회사인 JASM(Japan Advanced Semiconductor Manufacturing)에 출자하고 있다.

차량용 반도체는 자율주행 기술의 발달과 커넥티드카로의 전환으로 미세화가 가속화되고 있다. 기존에는 전자제어를 담당하는 마이크로컴퓨터 등이 중심이었지만, 로직IC와 5G용으로 첨단 반도체가 요구되고 있다.

첨단 반도체는 스마트폰이나 자동차 외에도 군사 분야나 데이터센터(DC), 원격의료에 사용된다. 군사 분야에서 첨단 반도체는 첩보활동이나 전파방해, 자율비행미사일 등의 두뇌가 되며, 관련 데이터 수집을 위해서 데이터센터가 필요하다.

또한 클라우드 컴퓨팅과 앞으로의 AI 시대를 위해 방대한 데이터를 처리하는 데이터센터의 수요도 급격히 높아지고 있다. 첨단 반도체 확보가 국력을 나타내는 하나의 지표가 되고 있는 상황이다.

일본은 20년 이상 반도체 양산 전선에서 물러나 있었다. 하지만 최근 반도체 부족과 미∙중 마찰, 우크라이나 침공 등이 겹치면서 일본 정부는 반도체 확보가 경제안보상 중요하다고 보고 적극적으로 투자를 가속화하고 있다.

일본 정부가 특히 공을 들이는 것은 로직 반도체 양산이다. 현재 국내에서의 로직 반도체는 르네사스일렉트로닉스와 대만의 USJC(United Semiconductor Japan)가 양산하는 40nm에 머물러 있다. 상황이 이렇다 보니 일본 정부는 TSMC와 같은 해외 파운드리 유치와 라피더스 같은 파운드리 신설에 주력하고 있다.

일본은 자동차 산업에서 세계적으로 경쟁력이 있지만 차량용 반도체에서 수요가 있는 28nm 주변의 국내 양산이 이뤄지지 않고 있다. 이를 해결하기 위해 JASM와 대만의 PSMC(力晶積成電子製造) 등이 신설하는 JSMC가 28nm 프로세스를 양산, 국내 양산 기반 정비를 목표로 하고 있다.

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