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글로벌 차량용 반도체 부족 사태, 현황과 전망
2021-02-19 미국 디트로이트무역관 권선연

-  반도체 부족으로 생산량 줄인 자동차 공장 80곳 넘어 -

-  업계 전문가들, 2분기까지 해결 어려울 것으로 전망 -




2020년 2분기까지 코로나19로 인해 대폭 줄어들었던 차량 생산이 2020년 하반기부터 정상화되면서 갑작스럽게 치솟은 차량용 반도체 수요를 공급이 따라가지 못하고 있다. 전 세계적인 차량용 반도체 부족 사태가 심화되면서, 주요 자동차 기업들이 생산량 감축에 나서는 등 자동차 산업 전반으로 반도체 부족의 여파가 퍼져나가고 있다. 코로나19로 인해 받은 타격에서 막 회복하려는 시점에 자동차 업계가 맞닥뜨린 반도체 부족 사태는 산업 전반에 걸쳐 큰 영향을 가져올 것으로 전망되고 있다. 자동차 산업을 강타하고 있는 차량용 반도체 부족 사태의 현황과 전망에 대해 알아본다.

 

차량용 반도체 부족사태 현황과 원인

 

전문가들은 현재의 차량용 반도체 부족이 복합적인 이유에서 발생한다고 분석한다. 주요한 원인 중 하나는 소비가전, 5G 핸드폰 및 통신망, 게임·IT 플랫폼과 기기 수요가 코로나19와 맞물려 급상승하면서 가전제품에 필수적으로 사용되는 반도체의 수요가 높아진 것이다. 반면, 자동차산업은 2020년 3분기까지 코로나19의 영향으로 고전을 면치 못했기에 주요 반도체 공급업체들이 차량용 반도체보다 가전제품용 반도체 주문을 먼저 접수하고 생산에 착수한 것으로 보인다.

 

글로벌 시장조사 기업인 IHS Markit은 2월 발간한 보고서를 통해 현재의 반도체 부족 문제가 2020년 이전부터 예견된 일일 수 있다는 분석 또한 제시했다. 가장 큰 이유는 자동차 산업에서 마이크로컨트롤러(Microcontroller) 또는 MCU(Micro Controller Unit) 칩에 대한 수요가 폭발적으로 증가하는데 반해, 이를 생산하는 기업은 적기 때문이다. IHS Markit에 따르면 MCU는 평균 40나노밀리미터(40nm)의 초소형 칩으로, 이 칩을 제조하는 공정은 매우 높은 자본과 기술력을 요구한다. 따라서 MCU 칩을 공급할 수 있는 공장이 한정적이며, 주요 반도체 기업들은 직접 공장을 가지지 않고 위탁생산을 통해 반도체를 생산한다. 공장없이 반도체 기술을 개발하고 반도체를 설계하는 기업을 팹리스(Fabless) 기업, 공장을 가지고 반도체를 제조하는 기업을 팹(Fab) 또는 파운드리(Foundry)라 칭한다. 현재 전 세계 자동차용 MCU 점유율의 70%를 대표적인 파운드리(Foundry, 반도체 수탁생산) 기업인 대만반도체회사(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, TSMC)가 차지하는데, TSMC가 2020년 전반적인 생산량 제한을 발표하며 자동차용 MCU 공급에 병목현상이 생기고 있다는 분석이다.


자동차용 MCU 주요 공급기업 및 위탁생산 현황

MCU 공급업체

점유율(%)

MCU 종류별 위탁생산 현황(괄호안은 수탁기업)

16nm

28nm

40/45nm

65nm

110/130nm

Renesas Electronics Corporation

30

 

2016년 MCU 위탁생산(TSMC)

2012년 MCU 위탁생산(TSMC)

 

2005년 MCU 위탁생산(TSMC)

NXP Semiconductors

26

MCU 위탁생산(TSMC)

2016년 MCU 위탁생산(TSMC)

 

 

 

Infineon

14

2017년 MCU 위탁생산(TSMC)

 

MCU 위탁생산(TSMC)

32bit MCU(TriCore), 2013위탁생산(TSMC)

2016년 MCU 위탁생산(TSMC)

Cypress Semiconductor

(acquired by Infineon)

9

 

 

2016년 MCU 위탁생산(UMC)

 

 

Taxas Instruments

7

 

 

MCU 위탁생산(TSMC, UMC)

DSPs 자체 생산

 

Microchip Technology

7

 

 

다수 위탁생산 업체 사용

다수 위탁생산 업체 사용

 

STMicroelectronics

5


대부분 자체 생산, 일부 위탁생산

대부분 자체 생산, 일부 위탁생산

 

 

자료: IHS Markit, Semiconductor Chip Shortage Whitepaper(2021.2), KOTRA 디트로이트 무역관 정리


하나의 집적회로 안에 프로세서, 메모리, 입출력 버스 등 최소한의 컴퓨터 요소를 내장해 만든 MCU는 모든 전자기기에 필수적으로 들어가는 부품으로 최근에 자동차가 전자기기화되면서 자동차에도 없어서는 안될 부품이 됐다. 자동차용 MCU는 파워트레인, 섀시, 전자 안정 제어장치, 차체 제어 모듈, 첨단 운전자 지원시스템(ADAS) 등 차내 다양한 부분에 사용되고 있다. 때문에 이번 반도체 부족 현상이 주로 차량에 들어가는 전자제어유닛(Electronic Control Units, ECU)을 생산, 납품하는 1차 공급업체에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 글로벌 1차 자동차부품 공급업체인 Bosch, Continental, Denso 등의 기업은 최소 30개 이상의 서로 다른 ECU를 만드는데, 최근 외부에서 구매하는 MCU와 아날로그 직접회로(IC)의 공급이 부족하다는 입장을 밝힌 바 있다.

 

IHS Markit은 복잡한 반도체 제조 공정을 고려했을 때 현재의 차량용 반도체 부족 사태가 단기간에 해결되긴 어려울 것이라는 전망을 내놨다. 반도체 부족사태가 2021년 3분기까지는 지속될 것이며, 반도체 제조공장들이 생산 역량을 재배치하고 소비 가전에 대한 수요가 잠잠해져야 공급이 정상화될 것이라는 분석이다.

 

자동차 산업에의 영향

 

반도체 부족 사태가 자동차 산업에 미치는 영향은 1월 말부터 본격적으로 가시화되기 시작했다. IHS Markit이 1월 29일 기준으로 분석한 바에 따르면, 반도체 공급 차질로 인해 2021년 1분기 전 세계에서 약 67만2000대의 차량 생산이 줄어들 것으로 보인다. 중국에서만 25만 대의 차량 생산이 감축돼 가장 큰 영향을 받을 것으로 예상되며, 북미에서도 10만 대 이상의 차량 생산 감축이 예상된다.

 

차량용 반도체 부족에 따른 2021년 1분기 자동차 생산량 영향 전망

(단위: 천 대)

external_image

자료: IHS Markit, Semiconductor Chip Shortage Whitepaper(2021.2.)


자동차전문 컨설팅기업 AutoForecast Solution의 분석에 따르면 2월 11일까지 반도체 공급 사태로 하루 이상 생산을 중단한 자동차 공장이 전 세계적으로 85곳에 이르며, 북미 23곳, 유럽 26곳, 아시아태평양 지역 36곳으로 아태지역의 피해가 가장 큰 것으로 관찰됐다. 북미에서는 Ford, Stellantis(FCA-PGA 합병회사), Honda, Toyota 등의 완성차 기업이 1월부터 생산량을 줄이기 시작했으며, 2월 들어서는 GM도 북미 내 3군데 생산 공장을 일주일간 중단시키기로 결정했다.

 

북미 주요 제조사 공장별 반도체 부족에 따른 생산 감축 현황

제조사

국가

공장 소재지

세부 내용

생산물량

(추정)(대)

조업일수(일)

Ford Motor

미국

Kentucky Truck

1월부터 생산량 감축

503

1

Ford Motor

미국

Louisville

1월 11일에서 2월 7일까지 생산량 감축
2월 말에서 3월 초 사이 공장 중단 예정

25,720

24

Ford Motor

캐나다

Oakville

1월 25일 예정이었던 공장 재가동 일정을 2월로 연기

10,481

28

Ford Motor

미국

Chicago, Dearborn, Kansas City

근무 교대 감축

-

-

GM

미국

Orion

2월 8일부터 1주일간 중단

-

-

GM

미국

Bowling Green

1주일간 중단

-

-

GM

캐나다

Cami

2월 8일부터 1주일간 중단

-

-

GM

멕시코

San Louis Potosi

2월 8일부터 1주일간 중단

-

-

GM

멕시코

Ramos Arizpe 2

2주간 중단 예정

-

-

Honda Motor

미국

Marysville

1월 생산량 감축

2,482

3

Honda Motor

미국

Greensburg

1월 생산량 감축

1,046

3

Honda Motor

미국

Lincoln

1월 생산량 감축

943

3

Honda Motor

미국

East Liberty

1월 생산량 감축

784

3

Honda Motor

캐나다

Alliston 1

1분기 생산량 감축

7,814

5

Renault-Nissan- Mitsubishi

미국

Canton

2월 첫째주에 3일간 중단

2,330

2

Stellantis

미국

Toledo North

1월 생산량 감축

2,768

3

Stellantis

미국

Toledo Supplier Park

1월 생산량 감축

880

3

Stellantis

캐나다

Bramalea

2월 1일부터 3주간 중단

11,331

15

Stellantis

멕시코

Toluca

2월 15일부터 4주간 중단

18,983

30

Stellantis

캐나다

Windsor

2월 중 3주간 중단

Stellantis       

미국

Belvidere

2월 중 3주간 중단



Subaru

미국

Lafayette

1월 생산량 감축 및 1월 29일 중단

19,173

10

Toyota Motor

미국

San Antonio

Tundra: 1월 4900대 생산 감축, 2월 5600대 생산 감축, 3월에 추가 감축 가능성
Tacoma: 1월 2700대 생산 감축, 2월 200대 생산 감축

13,532

16

Volkswagen

멕시코

San Jose Chiapa

1월과 2월 근무 교대 감축

5,910

5

주: 자료 시점 기준으로 작성된 내용으로 수치는 지속적으로 변동 가능

자료: AutoForcast Solution(’21.1.29.), IHS Markit(’21.2.11.), 현지 언론보도 종합, KOTRA 디트로이트 무역관 편집


미국 정부 대응 및 업계 반응


백악관은 2월 11일 목요일 기자 브리핑에서 미국 내 자동차 생산기업들을 위한 반도체 부족 문제를 해결하기 위해 '공격적인 조치'를 취할 것을 약속했다. 젠 프사키 백악관 대변인은 바이든 행정부가 반도체 공급의 병목구간을 파악하고 즉각적인 해결책 마련을 위해 관련 기업 및 교역 파트너들과 협의 중이며, 장기적인 관점에서도 반도체 산업이 수 년간 마주해 온 공급 병목현상을  피하기 위한 포괄적인 전략을 마련할 계획이라고 밝혔다. 또한 2월 18일 블룸버그 뉴스에 따르면 바이든 행정부의 최고 경제 고문인 브라이언 디즈가 반도체 부족 문제에 대해 대만 경제부 장관인 Wang Mei-hua에게 서한을 보내 미국 자동차 기업의 우려를 전달하는 등 외교적으로 사태 해결을 위한 조치를 하는 것으로 보인다. 블룸버그 뉴스는 바이든 대통령이 향후 몇 주내 주요 상품에 대해 범 정부 차원에서 공급망을 검토하도록 지시하는 행정 명령에 서명할 것이라고 내다봤다. 이 행정 명령의 초안에는 반도체 제조 및 패키징, 주요 광물, 의료용품 및 고용량 전기차 배터리 등의 상품의 공급망에 대해 국가경제위원회(National Economic Council)와 국가안보위원회(National Security Council)가 검토하는 방안이 포함된 것으로 알려졌다. 

 

한편, 2월 11일 목요일 미국 반도체산업협회(Semiconductor Industry Association, SIA)에 속한 21개의 기업 CEO들은 바이든 대통령에게 반도체를 국내 생산하는 기업에 대해 정부가 지원해줄 것을 촉구하는 서한을 보냈다. 이 서한에는 인텔(Intel Corp), 퀄컴(Qualcomm Inc), 어드밴스드 마이크로디바이스(Advanced Micro Devices Inc) 등 미국 내 주요 반도체 기업 CEO가 공동 서명했다. SIA는 미국 기업의 글로벌 반도체 점유율이 1990년 37%에서 현재 12%까지 떨어졌다고 강조하며, 바이든 대통령의 국정 과제인 '더 나은 재건'을 위한 정책 자금에 국내 반도체 제조기업을 위한 실질적인 인센티브를 보조금 또는 세금 공제 형태로 포함시켜줄 것을 요구하고 있다. 전미자동차노조(Untied Auto Workers, UAW) 또한 이번 주 성명을 통해 반도체와 같은 중요 부품의 국내 생산 증가가 필요하다는 입장을 밝히고 역외 조달에 의존하는 첨단기술 상품을 다시 미국 노동자들이 생산할 수 있도록 하는 무역 정책을 수립해 줄 것을 바이든 행정부에 촉구했다.  


전망 및 시사점


반도체를 제조하는데는 일반적으로 12~16주가 걸리고 MCU의 경우에는 26주에서 최대 38주까지 리드타임이 소요된다. 현재는 공급 부족으로 인해 거의 모든 칩의 리드 타임이 1~2개월 길어진 상태이기 때문에 전문가들은 차량용 반도체 부족 현상이 2021년 2분기까지는 지속될 것으로 전망하고 있다. 일각에서는 2021년 3분기 이전에 TSMC와 같은 대형 파운더리 기업이 추가 주문을 받지 않을 것이라는 분석도 나오고 있다.


AutoForecast Solution의 J 컨설턴트는 KOTRA 디트로이트 무역관과의 인터뷰에서 “최근의 동향을 보면 현재의 반도체 부족 사태에 대해 단기적인 해결책이 없어보인다”고 밝히며 향후 몇 주간 공장 가동을 중단하거나 생산량을 감축한다는 발표가 계속될 것이라고 전망했다. 또한 현재의 사태가 과거 반도체 기업들이 생산라인의 확장과 장비 투자에 나서기보다는 외부 파운드리에 더 많은 외주를 주는 ‘팹-라이트(fab-light)’ 전략을 사용해온 것으로 인한 구조적인 문제가 표면으로 떠오른 것이라고 진단했다.


많은 자동차 기업이 당분간 반도체 공급량에 따라 생산 물량을 조절하는 동시에, 반도체를 소싱할 수 있는 대체 공급업체를 찾아 나설 것으로 예상된다. 따라서 새로운 업체에는 시장 진입의 기회가 될 수도 있다. 자율주행차 시대에는 차량 1대에 사용되는 반도체가 2000개에 육박할 것으로 전망됨에 따라 차량용 반도체 산업은 공급 부족 사태가 일어나고 있는 현재 뿐만 아니라 장기적으로도 자동차 산업에서 핵심적인 역할을 할 것이다. 한국에는 반도체 기술력 세계 1, 2위를 다투는 주요 대기업이 많은 중소 중견기업과 협력하고 있으며 이에 따라 중견기업들도 차량용 반도체 시장에 출사표를 던지고 있다. 이와 같은 탄탄한 기술력을 바탕으로 한국의 자동차 부품 기업들도 차량용 반도체 시장에서 미래 먹거리를 찾아보려는 노력이 필요한 시점이다.   

 


자료: AutoForecast Solution, IHS Markit, Automotive News, CBS News, Bloomberg News, KOTRA 디트로이트 무역관 보유자료 종합

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