2화. 중국의 현황과 대응

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미국의 對중 규제 강화와 한국 반도체 산업 영향

시리즈 총 5화

2023.09.20

읽는시간 4분

(중국 반도체 현황) 자국내 반도체 공급망을 적극적으로 강화하고 있으나 대중 무역제재 등으로 첨단공정 확보가 어려워지면서 파운드리 시장에서의 중국 기업 점유율은 정체

중국기업의 파운드리 생산능력은 연평균 14%씩 증가(2016년~2021년)하는 등 공격적인 투자가 집중되었으나, 파운드리 시장점유율은 답보 상태

- 최첨단 공정 구현을 위한 핵심 장비와 부품 수입이 어려워지면서, 상대적으로 단가가 낮은 ‘레거시(legacy, 비첨단)’공정에 집중되기 때문으로 풀이

- 또한, 파운드리 고객사가 전력반도체, 센서, 아날로그 등 첨단공정을 필요로 하지 않는 중국 내수를 중심으로 재편되는 등 단가가 높은 최첨단 파운드리 사업에서는 멀어지는 모습

중국 파운드리 점유율은 답보상태

자료: IC insights, SEMI

내수 중심으로 변화한 중국 파운드리 고객

자료: SMIC

또한, 중국의 대형 IT 기업들이 미국 정부의 규제조치 확대를 염려하여 50억 달러 규모의 엔비디아 인공지능 반도체를 사재기에 나서는 등 반도체 공급망 변화에 대비
중국은 미국의 제재에 맞서 ▲원자재 및 소재 무기화 ▲반도체 장비의 국산화 ▲후공정 강화 등으로 반도체 공급망 위기를 해쳐나가려는 행보

(중국 행보#1) 미국의 대중 재제에 맞서 8월1일부터 갈륨(Ga) 및 저마늄(Ge) 등 소재의 수출 통제를 시행하며 원자재 무기화

중국은 전 세계 갈륨 및 저마늄 생산의 약 90% 이상을 차지하는 최대 생산국으로 수출 통제 시 원자재 가격 상승으로 이어지며 반도체·디스플레이의 제조비용 상승을 우려

갈륨(Ga) 생산 비중

주: 저순도 갈륨 기준 자료: IITP

저마늄(Ge) 생산 비중

자료: IITP

그러나, 주요 글로벌 기업들의 선제적인 공급망 다변화로 중국의 원자재 수출 통제의 피해가 예상보다 작으며, 오히려 중국이 역풍에 직면할 수 잇다는 관측이 나옴

- 독일의 인피니온과 TSMC 등 갈륨을 많이 사용하는 기업들은 선제적으로 공급망을 다각화해 타격이 크지 않을 것으로 관측

- 또한, 첨단 기술에 사용되는 고순도 갈륨은 미국·일본·독일의 선도기업이 대부분 생산하고 오히려 중국도 의존하고 잇어 중국의 원자재 수출 통제가 자충수라는 지적이 제기
단기적 수급 영향은 제한적일 것으로 보이나 중국의 수출 통제 종료 시점이 불투명하고 다른 품목으로 확대 가능성이 높아 자원 공급망에 대한 불확실성이 큰 상황

갈륨·저마늄 주 사용처

품목	주요 사용처
갈륨(Ga)	전력 반도체 태양광 전지 패널 LED, 레이저 통신용 반도체
저마늄(Ge)	적외선 광학 부품 광섬융 통신 고속 반도체 부품 통신 시스템

자료: 관련자료종합

갈륨 가격의 변화

자료: 한국자원정보서비스

(중국 행보#2) 미국과 일본, 네덜란드 등의 반도체 장비 수출제한 조치가 광범위하게 확산 조짐을 보이면서 중국은 레거시 공정 중심으로 장비의 국산화에 속도를 내는 모습

2021년 중국 반도체 장비 시장은 296억 달러로 글로벌 장비 시장의 약 29%의 비중을 차지하는 세계 최대 시장

- 중국 장비 기업들의 글로벌 시장점유율은 2~3% 수준으로 매출 기준 중국 장비의 중국 내 점유율은 10% 내외로 추정

반도체 장비 글로벌 점유율

자료: VLSI

중국시장에서 중국산 장비 매출의 성장

자료: Wind

미국뿐만 아니라 네덜란드의 ASML이 반도체 공정의 핵심인 노광장비 중 EUV장비를 2019년 중국 수출 금지에 이어 올해 9월부터는 DUV 노광장비도 중국 수출 차단 예정

- 이러한 분위기 속에서 중국 반도체 장비 기업인 ‘SMEE’가 28나노 DUV 노광장비를 개발해 연내에 중국 기업에 공급할 수 있다는 소식이 나옴

- 28나노 DUV 장비가 계획대로 출시된다면 이를 활용해 중국은 범용 기기용 반도체 칩의 자체 생산이 가능해 장비 수출 규제의 돌파구가 될 수 있음

- 하지만, SMEE가 28나노 노광장비의 양산관련 소식은 2020년부터 제기되었고 2021년에도 양산설이 퍼졌으나 무산되는 등 올해 출시 여부는 지켜봐야 함
정부의 지원을 등에 업은 중국 장비기업의 성장으로 중국의 반도체 장비 국산화율이 꾸준하게 상승

- 미국의 반도체 규제에 대응해 중국은 반도체 장비의 국산화를 적극적으로 추진하여 중국 반도체 기업의 중국산 장비 채택 비중이 21%(2021) → 32%(1H2022)로 상승

- 다만, 중국은 14나노 이하 장비의 첨단 기술력을 확보하지 못해 레거시 공정장비 위주로 중국산 장비 비중이 꾸준히 상승할 것으로 보임

중국의 반도체 장비 국산화율 변화

자료: China bidding, 하나증권

대중 수출통제 주요 장비 품목

품목	특징
EUV 노광장비	7나노 이하 초미세공정에 필수적인 노광장비
DUV 노광장비	EUV 보다 성능이 낮은 노광장비 올 9월 對중 수출규제 추진
차세대 식각장비	웨이퍼에서 반도체 회로 외 부분 제거 장비
CMP	웨이퍼 표면 연마용 장비
테스트	후공정에서 제품의 성능분석

자료: 관련자료종합

(중국 행보#3) 미국의 장비수출 제한으로 첨단 장비 수급과 공정 개발이 어려워지자 중국 정부는 첨단 패키징 등 후공정을 통한 첨단공정 확보 규제 극복에 눈을 돌림

중국 과학기술부 산하 국립자연과학재단(NSFC)은 반도체 분야에서 부족한 첨단 기술을 대체할 역량을 강화하기 위해 ‘칩렛(Chiplet)’²기술에 중점을 둔 프로젝트를 추진

- 첨단 공정 기술이 부족한 중국이 공정 미세화가 미국의 견제로 가로막히자 첨단 제조공정을 대신해 칩 성능을 향상시키기 위한 기술로써 집중 투자하게 된 배경

공정 미세화 어려움 극복을 위해 고성능 반도체를 개발하는 방식으로 급부상하는 칩렛

2023년 9월, '중국 과학기술부 산하 국립자연과학재단(NSFC')은 반도체 분야에서 부족한 첨단 기술을 대체할 역량을 강화하기 위해 ‘칩렛(Chiplet)’ 기술에 중점을 둔 프로젝트를 추진.

자료: Chip Scale Review

중국 ‘바이렌(Biren)’이 설계한 고성능 GPU는 엔비디아의 인공지능 GPU인 ‘A100’보다 성능이 높다고 알려지는 등 중국 팹리스 기업의 고성능칩 설계능력은 높이 평가됨

- 하지만, TSMC가 중국 첨단 반도체의 위탁생산을 중지하는 등 생산 공급망 제한으로 이를 극복하기 위해 칩렛 기술을 집중 발굴
다만, 칩렛 기술 역시 10나노 이하의 첨단 공정기술력이 뒷받침해야 의미가 있는 점에서 중국이 자체 규격³을 통해 어느 정도의 성과를 거둘 수 잇을지는 미지수

- 칩렛은 고도의 기술력이 요구되기 때문에 인텔·AMD 등 글로벌 선도 기업들을 중국 후발 기업들이 시간이 지날수록 추격하기 어려울 것이라고 업계에서는 관측

² 다양한 기능을 한 칩으로 칩으로 집적한 집적한 단일칩 (Monolithic)구조가 아닌 각각의 기능을 하는 개별 칩을하나로 패키징하여 한 개의 칩으로 칩으로 만드는 기술. 동일한 성능을 가진 반도체를 낮은 비용으로 설계 및 생산, 수율 개선 등이 강점이며, 반도체 회로의 미세화가 점점 어려워지면서 고성능 반도체를 개발하는 첨단 후공정 방식으로 급부상
³ 삼성전자·TSMC·인텔·AMD·ARM·퀄컴 등 글로벌 메이저 반도체 기업과 구글 클라우드·메타·MS 등 주요 테크 기업들은 차세대 칩 패키징에 대한 컨소시엄을 출범. 글로벌 컨소시엄에서 배제된 중국은 ‘중국칩렛리그’라는 자체 연합체를 만들고 중국 내 패키징 업체 등이 참여해 자체 칩렛 규격을 공개

#TSMC #전력반도체 #반도체 #ARM #GPU

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심경석

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