중국 반도체 기술력: 28나노 노광장비 개발로 자립화에 성공하나

중국 반도체 기술력 발전이 무섭습니다. 2024년 1월초, 중국 상하이마이크로일렉트로닉스(SMEE)가 자체 개발한 28나노 노광장비를 성공적을 개발했다고 발표하였습니다.

28나노 노광장비는 2011년부터 상용화된 기술로, 자동차, 무기, 5G, 사물인터넷용 반도체 제작에 널리 사용됩니다. 따라서 이 기술은 구세대 기술에 해당하나 여전히 중요한 역할을 하고 있습니다.

SMEE의 개발 성공은 중국이 ASML의 EUV 노광장비에 비해 뒤처져 있음에도 불구하고 성숙 공정에 집중하여 이룬 중요한 성과로 평가됩니다.

대만의 시장조사업체 트렌드포스에 따르면, 중국은 현재 44개의 반도체 웨이퍼 공장을 가동 중이며, 추가로 22개의 공장을 건설하고 있습니다.

이러한 투자는 중국의 반도체 제조 역량을 크게 확대시킬 것으로 예상되며, 2027년까지 중국의 범용 반도체 시장 점유율이 31%에서 39%로 상승할 것으로 전망됩니다.

중국 반도체 기술력: 28나노 반도체의 중요성

출처:옴디아

28나노 공정의 중요성은 그 성숙도와 비용 효율성에서 비롯됩니다. 이 공정은 모바일 폰 프로세서와 베이스밴드, OTT 박스, 스마트 TV 등 다양한 분야에서 광범위하게 사용되며, 특히 대량 생산이 필요한 제품에 있어서 매력적인 선택지로 자리 잡았습니다.

더 작은 공정으로 넘어갈수록 생산 비용이 급격히 상승하기 때문에 28나노미터는 신뢰성, 성능 및 비용 사이의 균형을 이루며 중요한 역할을 하고 있습니다.

앞으로 28나노 공정은 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 할 것으로 예상됩니다. OLED 드라이버, 연결성 칩, FPGA, 내비게이션 시스템, 4G 송수신기, 에지 컴퓨팅, 그리고 다양한 IoT 프로토콜을 준수하는 SoC 칩 등이 대표적입니다.

특히 모바일 폰과 IoT 응용 프로그램의 상승세는 28나노미터에 대한 강력한 수요를 만들어내고 있습니다.

세계적인 기업들의 포지셔닝을 보면, 삼성전자와 TSMC는 이 분야의 선두 주자로 자리매김하고 있습니다. TSMC는 28나노미터 이하의 고급 기술 능력을 바탕으로 글로벌 시장에서 강력한 위치를 유지하고 있으며, 삼성전자도 유사한 수준의 기술력과 생산 능력을 갖추고 있습니다.

한편, 중국의 주요 반도체 업체들도 이 분야에서 경쟁력을 강화하고 있으며, 특히 내비게이션 시스템과 관련된 칩 생산에서 주목할 만한 성장을 보이고 있습니다.

이러한 기업들의 노력은 무어의 법칙이 새로운 도전에 직면함에 따라 더욱 중요해지고 있습니다. 14나노 미만으로의 이동이 트랜지스터 비용의 증가로 이어짐에 따라, 28나노미터 공정은 가격 대비 성능이 우수한 대안으로 부각되고 있습니다.

중국 반도체 기술력의 핵심 :반도체 장비 산업의 국산화

미국의 대중국 반도체 제재가 한참 가해지던 2023년초, 이미 중국이 반도체 장비 산업에서 국산화율을 40%까지 끌어올렸다는 소식이 전해졌습니다. 이는 중국 정부의 대대적인 지원과 연구개발(R&D) 투자에 힘입은 결과였습니다.

그러나 여전히 리소그래피(노광) 장비 부문에서는 중국의 국산화율이 한 자릿수에 머물고 있어, 이 분야에서의 독립은 여전히 먼 길처럼 보였습니다.

1. 국산화율의 상승: 디지털 타임스와 블룸버그의 데이터에 따르면, 중국은 반도체 제조 장비의 40% 이상을 현재 자국에서 생산하고 있습니다. 이는 지난 2년 동안 두 배로 증가한 수치입니다.

2. 투자와 정부 지원: 중국의 반도체 산업은 정부의 강력한 지원과 투자 아래 급성장하고 있습니다. 특히 장비 제조업체들은 수익의 10% 이상을 R&D에 투자하며, AMEC과 NAURA와 같은 회사들은 에칭과 증착 장비 분야에서 연구개발을 선도하고 있습니다.

3. 세부 분야의 성장: 물리적 증착(PVD)과 산화 장비 같은 특정 분야에서는 국산화율이 50%를 넘어서고 있습니다.

리소그래피 장비(노광장비)를 향한 도전

중국의 리소그래피 장비 산업은 현재 외국 기업에 크게 의존하고 있으며, 이는 반도체 장비 산업에서 가장 큰 과제 중 하나로 여겨집니다.

상하이 미세전자 장비 그룹(SMEE)은 2023년 말까지 28nm 칩을 생산할 수 있는 첫 번째 리소그래피 장비를 출시할 것을 약속했지만, 이 장비가 언제 대량 생산될 수 있을지, 그리고 ASML, 캐논, 니콘과 같은 기업들을 대체할 수 있을지는 아직 불확실합니다.

중국의 반도체 산업 발전은 국내의 방대한 시장 규모, 정부의 강력한 지원과 R&D 능력, 그리고 자본 시장의 금융 지원에 의해 이끌려 왔습니다. 이러한 요소들은 중국 반도체 산업의 국산화와 자립을 촉진하는 주요한 역할을 하고 있습니다.

결론: 반도체 장비와 생산을 동시에 하는 두번째 국가가 되려는 중국

삼성과 TSMC는 반도체 매출 기준으로 세계적인 위치를 확보하고 있지만, 그 내면을 들여다보면 인텔 등 다른 회사들과는 상황이 다릅니다.

이 두 회사는 반도체 장비를 해외 업체에 크게 의존하고 있는데, 이는 국제 반도체 장비 시장이 미국, 일본, 네덜란드에 의해 주도되고 있기 때문입니다.

특히 미국 업체들은 핵심 특허를 보유하고 있어, 반도체 생산 장비 및 설계 시장에서 독점적인 위치를 차지하고 있습니다.

과거 80~90년대에는 일본이 반도체 장비와 생산을 동시에 수행하던 국가였으나, 국내외 여러 문제로 인해 생산 분야는 한국으로 이전하게 되었습니다.

만약 중국이 반도체 장비 개발에 성공한다면, 이는 미국과 함께 반도체 밸류체인을 주도하는 두 번째 국가로 부상하는 것을 의미합니다.

특히 중국이 28나노 노광기의 산업 생산에 성공할 경우, 28나노 이하에서 수익을 창출하는 UMC, 글로벌파운드리, 뱅가드와 같은 회사들은 중국과의 직접적인 경쟁에 직면하게 될 것입니다. 이러한 상황은 과거 LCD 산업의 변화와 유사한 결과로 이어질 수 있습니다.

중국이 28나노 이상의 시장을 장악하게 되면, 이를 기반으로 보다 고급 공정으로 진출할 가능성이 높습니다. 이러한 변화는 약 3년 내에 일어날 것으로 예상됩니다.

현재 TSMC는 5나노 이하 공정을 주도하고 있으며, 삼성이 그 뒤를 추격하고 있지만, 중국이 고급 공정 분야에 진입하게 되면 삼성파운드리에게는 상당한 위협이 될 것입니다. 따라서 향후 시장의 변화에 주목할 필요가 있습니다.