[편집자주]지난해 반도체 부족으로 인해 자동차 완성차 및 부품 업계는 1년 내내 생산에 어려움을 겪었다. 이러한 어려움은 올해도 지속돼 일부 차종의 경우 일부 부품의 반도체를 생략하고 차량을 출고하는 등 반도체 부족 사태가 지속되고 있으며, 2022년 하반기까지 반도체 부족 사태가 지속될 것으로 전망되고 있다. 이런 가운데 최근의 자동차의 경우 전동화 및 디스플레이 등 전장 부품의 증가, 여기에 자율주행 기능까지 추가되며, 반도체가 자동차 산업의 핵심으로 떠오르고 있다. 이에 수입에 의존하던 자동차용 반도체의 국산화 움직임이 본격화되며, 자동차 반도체 업계의 글로벌 경쟁이 더욱 치열해질 것으로 전망되고 있다. 이에 본지는 자동차 산업에서 위상이 높아지고 있는 자동차용 반도체에 대해 살펴보는 자리를 마련했다.


  ■ 반도체 부족, 지난해 車 생산중단 반복

2018년 1억500만대 수요였던 전세계 자동차 시장은 2019년 9,000만대로 감소했고, 2020년 코로나19 여파로 7,700만대까지 감소했다.

이와 같은 자동차 수요 감소로 인해 자동차용 반도체 주문량이 감소하며, 파운드리들이 공정을 IT쪽으로 전환시킨바 있다.

이런 가운데 2021년 자동차 수요가 8,700만대로 급증하며, 자동차용 반도체 수요가 증가했고, 늘어나는 자동차 수요에 맞추기 위해 반도체 주문을 진행했지만, 이미 파운드리들의 공정전환으로 자동차용 반도체 생산이 원활하지 못해 2021년 자동차 업계는 반도체 공급부족에 직면했다.

이에 국내 현대자동차를 비롯해 완성차업체들은 반도체 공급부족으로 인해 몇 차례의 생산 중단 위기를 맞기도 했다.

이에 미처 대비하지 못했던 자동차 업계는 자동차용 반도체 공급 부족에 직면했다.

반도체 공급 부족 영향은 지난해 12월부터는 개선되고 있으나 올해 1분기까지는 일부 품목의 부족 현상이 지속될 전망으로, 보다 점진적인 정상화는 2분기부터 진행될 것으로 예상되나 올해 하반기까지는 지속될 것이라는 예상이다.

■ 車 삶의 중심 부상, 반도체가 핵심

이러한 자동차용 반도체의 공급부족은 반도체가 자동차에서 얼마나 중요한 부품인지 인식하게 되는 계기가 됐다.

과거만 하더라도 반도체의 중요성을 느낄 수 없었지만 이제는 자동차와 반도체는 떼려야 뗄 수 없는 관계가 된 것이다.

특히 최근 자동차가 삶의 중심으로 부상하는 스마트카 추세는 반도체가 없이는 생각할 수 없을 정도로 반도체는 자동차 산업에서 중요한 키워드로 자리매김했다.

오늘날 하나의 자동차에는 수백개 이상의 반도체가 필요하다.

△전력 컨트롤러 △MCU △음파센서 △고해상도 이미지 센서 등 특수한 기능을 가진 반도체 칩에서부터 △엔진 관리 시스템 △백업 카메라 △배터리 충전 시스템 △타이어 공기압 모니터 등 수백개의 반도체가 차량을 제어하고 있다.

여기에 스마트카 추세를 반영하는 자율주행, 능동 안전, 몰입형 인포테인먼트 및 무선 연결 등에는 최고의 성능과 에너지 효율적인 프로세서가 필요하고, 자동차라는 특성상 안전에 대한 신뢰성이 검증된 반도체 제품이 필요하다.

또한 자율주행의 경우 고해상도, 저지연 데이터를 수집하고 온보드 AI 모델을 사용해 초당 수천·수만건의 연산이 필요하기 위해 수많은 센서가 장착돼야 하고, 엄청난 양의 컴퓨팅 파워를 필요로 한다.

이에 에너지 효율을 위한 전력반도체도 필수다.

■ 국내 차량용 반도체 국산화 본격 시작

이렇게 자동차용 반도체 수요 증가와 자동차용 반도체 부족 현상으로 인해 차량용 반도체 개발 및 증산을 위한 노력이 본격화되고 있다.

전통적인 자동차용 반도체 전문기업인 인피니언, ST마이크로일렉트로닉스, NXP, 르네사스, TI 등은 최근 증설을 본격화하고 있다.

인피니언은 오스트리아 팔라흐 신규 팹에서 12인치 웨이퍼 기반 SiC 반도체 생산을 시작했으며, NXP도 TSMC 16㎚ 핀펫 기반의 라이다, 네트워킹 프로세서 양산을 시작했다.

ST는 Crolles, Agrate 12인치 팹 캐파를 증설했고, Catania의 SiC 팹 캐파를 증설했다. 또한 싱가포르에서 신규 8인치 팹을 가동했다.

TI도 3번째 12인치 팹을 증설했고, 르네사스는 지난해 나카 공장의 화재 피해를 6월 완전 정상화했고, 화재전보다 투자를 더해 캐파를 증설 한 바 있다.

자동차용 반도체 업체들의 주문을 주로 담당하는 TSMC의 경우 일본 구마모토에 신규 공장을 투자 하고, 미국 애리조나에 신규투자 한 바 있고, UMC, Nexchip 등 중화권 파운드리들도 월 8만장 규모 증설 투자 한 바 있다.

이런 가운데 자동차용 반도체 국산화도 빠르게 진행되고 있다.

DB하이텍의 경우 자동차용 파운드리 서비스를 진행하고 있고, 자동차용 솔루션 확대에 나서고 있다.

삼성전자는 차량용 반도체 품질 기준인 AEC-Q100을 만족하는 첨단 차량용 메모리 솔루션을 공급하며, 자율주행 시대를 본격 준비하고 있다. 또한 △통신칩 △프로세서 △전력관리칩 등 전장용 반도체 포트폴리오를 확장하고 있다.

현대모비스는 지난 2020년 현대오토론 반도체 사업부문을 인수하며 차량용 반도체 개발 역량을 확보했고, 최근에는 레벨4 이상의 자율주행 구현이 가능한 차세대 레이더 센서 개발에 적극 나서고 있다.

삼성전기도 반도체 기판과 카메라모듈의 추가적인 설비투자를 통해 전장용 반도체 시장 확대에 본격 나서고 있다.

이에 국내 수입에 의존하던 자동차용 반도체 국산화 움직임이 가속화돼 글로벌 자동차용 반도체 업체 간 치열한 경쟁이 예상되고 있다.