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일본의 지속가능한 발전을 위해 전액 일본정부가 투자한 일본개발은행의 조사부에 근무하는 사무타 게이 산업연구실장은 자동차 반도체 부족의 구조적 요인을 이 같이 분석하고 향후 전망에 대한 견해를 밝혔다.
그는 반도체가 부족한 첫 번째 이유에 대해 2015년부터 전개된 미‧중 갈등이었다고 진단한다. 2015년 리커창 중국 총리는 전국인민대표대회에서 발표한 '제조 2025'를 발표했다. 이는 제조업 기반 육성과 기술 혁신, 녹색 성장을 통해 중국 경제 모델을 '양적 성장'에서 '질적 성장'으로 바꾸겠다는 산업 전략이다.
'2025년 제조'를 시작한 이후, 트럼프 미국 대통령이 2016년 ZTE(이란 금수조치) 규정, JHICC라는 중국 메모리 제조업체 제재, 미국산 반도체 제조 장비 판매를 중단했다.
자동차용 반도체의 부족에 관해서는, 2020년 여름경부터 코로나의 영향으로 신차 판매가 감소하여 자동차 산업은 반도체 수주를 줄였다.
당시 개인용 컴퓨터, 태블릿, 게임 장비 등에 대한 수요가 증가하고 자동차 손실을 보상하기 위해 소비자 장비 제조업체의 주문이 증가하고 있었다.
그 이후로 판매된 자동차 수는 점차 회복되었지만 반도체 자체는 이미 판매처를 결정한 상태였다. 이런 가운데 재난이 연쇄적으로 발생했다. 2020년 10월 아사히 카세이공장 화재가 발생했다. 르네사스와 후지전기를 대신해 공급 부족을 위임하는 등 장기간 문제를 피할 수 있을 것으로 생각했지만, 2021년 3월 르네사스 공장에서 화재가 발생했다. 이 재해는 수만 대의 자동차 생산에 영향을 미쳤다.
그 후 미국 텍사스 주 오스틴에서 한파로 인한 정전이 있었다. 삼성, 인피니언, NXP 반도체 공장 일시 가동 중단은 2021년 150만 대에서 약 200만 대까지 차량 생산에 영향을 주었다. 수요가 강해 자동차용 반도체가 부족한 가운데 재난으로 인한 공급 부족까지 겹쳤다.
제조 장비를 신속하게 제공하기 위해서는 중고 장비를 구입하는 것이 필요했지만, 200nm 웨이퍼 중고 장비는 애초에 확보하기 어려웠다. 중국이 감시 카메라 및 기타 제품의 생산을 늘리기 위해 이 장비를 적극적으로 구입했다. 따라서 생산측은 장비 구매로 생산량 증대 등의 조치를 취하지 못했다.
또한, 새 장비를 구입하고 공장 가동을 시작하려면 약 반년에서 1년의 리드 타임이 필요하다.
또 다른 요인은 반도체 제조업체의 투자 태도다. 새 자본 투자는 5nm와 같은 수익성이 높은 고급 프로세스에 대한 투자를 중심으로 하며, 각 회사는 주로 자동차에 사용되는 20nm에서 40nm와 같은 노드 투자에 대해 신중한 태도를 보이고 있다.
반도체 산업은 대규모 공급 과잉과 공급 부족의 물결이라는 특성을 갖는 산업이다. 투자하고 생산을 늘리면 과잉 공급으로 인해 큰 손실을 입는다. 그런 경험을 통해 각 회사는 투자에 신중한 입장이다. 반도체 부족의 또 다른 원인이다.
사무타 산업연구실장은 반도체 부족 해소 시점에 대해 많은 분석가들의 견해를 종합해서 내년 중반까지 부족이 계속되어 차량 생산에 영향을 미칠 것으로 전망한다.
부족 상황이 내년 중반까지 이어질 것이라는 이유에 대해서는 동남아시아에 집중된 후공정과 관련된 반도체 생산에 코로나 재유행이 영향을 미치고 있기 때문이라고 지적했다. 웨이퍼에서 반도체를 자르고 칩으로 조립하는 과정을 주로 수행하는 말레이시아를 중심으로 한 후공정 공장 가동률이 저조하다. 이것이 발송 지연에 영향을 준다. 이런 상황에서 가격 인상이 발생한다. 올해 가격 협상은 거의 끝났지만 300nm 웨이퍼 주조에서 10%에서 15%의 가격 인상이 예상된다.
미‧중 갈등과 코로나 이전까지는 가격, 품질, 납품 시간의 균형을 어느 정도 잡을 수 있었지만 이제 반도체 부족으로 인해 그간의 균형이 무너졌다. 즉, 판매자 측이 강한 상황에 있다.
TSMC는 3년 만에 향후 투자에 11조 엔을 투자한다고 발표했다. 동시에 8월 이후 조달에 대한 가격 인상이 20% 증가할 것이라는 통보가 있었다. 이를 잘 살펴보면 판매자 측의 압박이 상당히 증가하고 가격 인상이 충분하지 않을 가능성이 있다.
TSMC는 내년부터 수요의 약 80%를 충족할 수 있을 것으로 예상된다, 따라서 여전히 판매자가 우위의 시장이 계속될 가능성이 있다.
전체 반도체 매출은 올해 591억 달러로 작년보다 26.9% 증가할 것으로 예상된다.
그후 조정 단계에 도달할 것으로 보이지만, 2021년부터 2025년까지 반도체 시장 전체는 한 자릿수의 연간 성장률이 예상된다.
자동차 애플리케이션의 경우 2021년부터 2025년까지 연평균 성장률은 약 16.3%로 나타났다. 높은 성장은 자동차에 설치된 소프트웨어 부가 가치가 증가함에 기인한다. 그 결과 자동차 1대당 반도체 설치 건수가 증가하고 있다.
향후 자율주행 등 자동차에 IT 사용이 늘어나면서 고급 칩에 대한 필요성이 증가할 전망이다.
박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com
