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미국 내 반도체 생산시설 확충의 의미
2021-09-15 미국 시카고무역관 배성봉

- 미국 반도체 설계 및 장비 분야에서 세계 최고, 생산은 글로벌 약 10% -

- 한국의 대 미국 반도체 투자는 시장진출 확대 기회 -




글로벌 반도체 산업은 선두 기업 간의 패권 경쟁으로 지각 변동이 일고 있다. 지난 3월 미국의 인텔이 파운드리(반도체 위탁 생산) 진출을 선언했다. 한국의 삼성과 대만의 TSMC도 미국 내 대규모 설비 투자 계획을 발표했다. 세계 3대 반도체 기업이 모두 대규모 투자를 발표한 만큼 향후 반도체 산업의 향방에 대해 귀추가 주목된다.


미국 반도체 설계 및 장비 분야에서 세계 최고, 생산은 글로벌 약 10%


미국은 반도체를 최초 개발한 국가답게 현재 글로벌 시장을 주도하고 있다. 미국의 전 세계 반도체 시장 점유율은 점차 감소하고 있으나 여전히 47%를 차지한다. 인텔, 마이크론, 퀄컴, 브로드컴, 엔비디아, 텍사스 인스트루먼트, 애플, AMD 등 매출 상위 15개 기업 중 8개가 미국 기업이다.


2020년 글로벌 반도체 기업별 매출

(단위: US$ 백만)

순위

기업명

국가

매출액

1

Intel

미국

73,894

2

Samsung

한국

60,482

3

TSMC

대만

45,420

4

SK Hynix

한국

26,470

5

Micron

미국

21,659

6

Qualcomm

미국

19,374

7

Broadcom Inc

미국

17,066

8

Nvidia

미국

15,884

9

Texas Instruments

미국

13,088

10

Infineon

독일

11,069

11

MediaTek

대만

10,781

12

Kioxia

일본

10,720

13

Apple

미국

10,040

14

ST

스위스

9,952

15

AMD

미국

9,519

자료: IC Insights, KOTRA 시카고 무역관 자료정리

  

미국은 반도체 연구개발, 설계, 장비 분야에서 세계 최고 수준이나 반도체 생산량은 전 세계의 약 10%에 불과하다. 반도체 제조공정이 고도화되고 투자 규모가 방대해지면서 미국의 반도체 산업은 제조 중심에서 설계 중심으로 발전했다. 미국의 반도체 생산 점유율이 1990년 세계 40% 이후 꾸준히 감소했다대신 대만, 한국, 일본 등에 생산 외주를 맡긴다. 최근에는 중국까지 수주 경쟁에 가세했다.

 

미국 내부에서는 반도체 자체 생산력 저하 및 공급망 리스크에 대한 우려가 크다반도체는 글로벌 공급사슬을 통해 생산된다. 어느 한 부분의 생산 차질이 전체 공급망에 악영향을 끼칠 수 있으며 특정 국가에 집중된 분업체제는 각종 지정학적 리스크에 취약하다. 최근 반도체 품귀 현상을 겪으면서 이러한 문제가 더욱 부각되었다.

 

반도체 공급 부족이 심화될수록 파운드리(생산)의 중요성이 부각되고 있다. 미국 인텔은 올해 3월 애리조나에 약 200억 달러 규모의 7나노() 반도체 공정 개발 투자계획을 발표했다. 또한 약 300억 달러를 투자하여 미국 글로벌파운드리(Globalfoundries)사 인수도 추진 중인 것으로 알려졌다. 글로벌파운드리는 전 세계 파운드리 시장점유율 7%로 대만의 UMC에 이어 4위이다.

 

반도체 파운드리 시장 점유율 1, 2위인 TSMC와 삼성전자도 미국에 투자한다. 2020년 기준, 대만의 TSMC50% 이상, 삼성전자가 17%의 시장을 점하고 있다미국으로서는 반도체 대기업의 미국 내  증설 투자가 지금껏 아시아에 집중되었던 제조 경쟁력을 되찾아오기 위한 시발점으로 큰 의미가 있다.


2021년 1,2분기 글로벌 파운드리 부문 10개사 매출

(단위: US$ 백만, %)

순위

기업명

국가

매출액

점유율

1

TSMC

대만

2,6202

55.3

2

삼성전자

한국

8,442

17.8

3

UMC

대만

3,496

7.4

4

Globalfoundries

미국

2,823

6.0

5

SMIC

중국

2,448

5.2

6

Hua Hong Semi

중국

1,258

2.7

7

Powerchip Technology

대만

847

1.8

8

TowerJazz

이스라엘

709

1.5

9

Vanguard International Semiconductor

대만

690

1.5

10

Dongbu HiTek

한국

464

1.0

자료: TrendForce, KOTRA 시카고 무역관 자료정리


제조장비 뒤받침되어야


파운드리 설비를 증설한다 해도 기술력이 없다면 시장에서 살아남기 힘들다. 구글, 아마존, 애플 등에서 요구하는 반도체 수요를 적시에 해소하고 저렴하면서도 기술력을 갖춘 반도체를 생산해내야 한다. 대만의 TSMC나 삼성이 파운드리 시장에서 두각을 나타내고 있는 것도 이 기술력 덕분인데, 반도체 생산 기술력은 높은 기술 수준의 반도체 제조장비에서부터 시작된다.


미국은 반도체 제조장비 시장을 이끄는 주요 플레이어다. 글로벌 매출 상위 10개 반도체 장비 기업 시장 점유율은 전체의 75%에 달하는데 그 중 5개가 미국 기업이다. Applied Materials, Lam Research, KLA-Tencor, Advantest, Teradyne이다.


미국 주요 반도체 제조장비 기업

Advanced Dicing Technologies, Advantest, Applied Materials, FormFactor, KLA-Tencor, LAM Research, Modutek Corporation, Nordson, Onto Innovation, Plasma-Therm, Quik-Pak, Semiconductor Equipment, Teradyne, Veeco Instruments

자료: 각사 웹사이트, KOTRA 시카고 무역관 자료 정리


2020년 반도체 제조장비 분야 글로벌 매출 1위인 Applied Materials는 식각, 평탄화, 이온 주입, 열처리, 증착 공정 등 반도체 전공정 대부분에 필요한 장비를 생산하고 있다. Lam Research도 식각 공정에서 높은 시장점유율을 차지하고 있다. KLA-Tencor는 웨이퍼 내의 물질 특성(두께, 성분 등)을 분석하는 장비에 강점이 있으며 Advantest와 Teradyne은 테스트 장비에 강점이 있다.


반도체 제조장비 분야별 미국 기업

(단위: US$ 십억, %)

 반도체 제조장비 분야

글로벌 시장규모

미국 시장규모

미국 점유율

주요 기업

식각 및 세정(Etch and Cleaning)

147

94

63.8

Applied Materials, Lam Research, Plasma-Thermo, Mattson Tech

포토(Lithography)

142

1

0.8

Veeco, Thermo Fisher, Brewer Science,

Rite Track

증착(Deposition)

132

84

63.8

Applied Materials, Lam Research,

KLA, Veeco

공정관리(Process control)

67

48

71.2

KLA, Onto Innovation, Applied Materials, Thermo Fisher, Nanotronics,

 Keysight Tech, Keithley Instruments

테스트(Test)

55

18

33.5

Teradyne, COHU, Micro Control,

National Instruments

조립 포장(Assembly and Packaging)

30

1

4.9

KLA, COHU

웨이퍼 제조(Wafer Manufacturing)

17

2

10.0

Neutronix, Brooks, ESI

평탄화(CMP)

14

9

67.5

Applied Materials, Revasum

이온 주입(Ion Implanter)

10

9

90.4

Applied Materials, Nissin Ion, Axcelis

자료: VLSI Research, KOTRA 시카고 무역관 자료정리


회로 배선폭을 미세화하기 위한 장비의 중요성도 부각되고 있다. 지름 300mm 웨이퍼에 누가 더 미세한 회로를 그려 더 많은 반도체를 생산하느냐가 관건인데 이때 필요한 것이 7㎚(나노미터) 이하의 미세회로를 각인할 수 있는 최첨단 반도체 장비인 EUV(극자외선) 노광장비다. 현재 7㎚ 이하의 미세회로를 각인할 수 있는 제조장비를 제조하는 곳은 네덜란드의 ASML이 유일하다. ASML은 180t에 달하는 극자외선 노광장비를 생산하는데 삼성전자, TSMC, 인텔에 꼭 필요한 장비이다.


ASML은 노광장비 제조를 위해 전 세계 약 900개사와 공급 계약을 맺고 있는데, 이 중 핵심부품 상당수를 미국에서 공급받고 있다. 미국은 이를 빌미로 ASML이 중국에 노광장비를 공급하지 못하도록 압력을 행사하고 있어 최근 쟁점이 되기도 했다.


우리나라 소재·부품·장비 공급 노려야


글로벌 반도체 공급망은 세계에서 가장 복잡한 공급망을 가진 산업 중 하나다. 1개의 컴퓨터 칩을 생산해 최종 고객에게 도달하기까지 1000번 이상의 단계를 거치고 국경을 70번 이상 통과해야 한다.


공급망 다변화를 꾀하는 미국에 우리나라 소재·부품·장비 기업이 진출할 수 있는 분야가 바로 반도체 제조장비 산업이다. 미국의 한 반도체 제조장비 관계자는 KOTRA 시카고 무역관과의 인터뷰에서 “제조장비를 만들기 위해서는 수많은 부품이 필요하다. 코로나19사태로 공급 리스크를 줄이기 위한 공급망 다변화를 고려하고 있다”고 알렸다.


향후 3년간 미국에서 3대 반도체 기업이 집행할 투자 규모만 약 730억 달러(TSMC 360억 달러, 인텔 200억 달러, 삼성전자 170억 달러)에 달한다. 2024년까지 이들 기업의 생산라인이 구축되면 부수적으로 반도체 생산에 필요한 소재 및 부품을 적시 공급할 수 있는 대규모 공급망도 필요하다.


미국 정부에서도 자국 반도체 산업 육성을 위해 520억 달러의 보조금을 확보했다. 본사를 미국에 둔 반도체 기업에만 보조금을 제공할지 현재 논의 중이나 원활한 부품 조달을 위해 기업 투자 유치, 인재 유치, 연구개발 등의 지원이 이루어질 것으로 예상돼 우리 기업이 주목할 필요가 있다. 한국 반도체의 대미국 투자는 우리 기업으로서는 미국시장 진출 확대를, 미국으로서는 그간 빈약했던 반도체 생산기반을 확충할 수 있다.



자료:  IC Insights, Congressional Research Services, CSET, Semiconductors.org, FAS.org, Doi,org, WSTS, TrendForce, Bloomberg, WSJ, Extremetech, USITC, Regulations.gov, SEMI, Statista, sgp.fas.org, marketsandmarkets, ASML, Forbes, ibisworld, 각사 웹사이트, KOTRA 시카고 무역관 자료종합

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