차량용 반도체 구성
요즘 차량용 반도체 부족 현상으로 인해서 주위에서 차량을 구입하고도 1년이 넘게 기다려야 한다고들 합니다. 차량용 반도체 부족 현상이 벌서 2년 정도 계속되고 있으며, 언제 끝나다는 정확한 정보도 없는 상태입니다. 스마트폰 같은 IT 제품은 반도체 부족에 관한 문제가 전혀 없는데 왜? 유독 차량용 반도체에서만 공급 부족 현상이 계속해서 발생하고 있는 건지 살펴보도록 하겠습니다.
자동차가 단순히 내연기관 동력으로만 움직이는 제품이 아니라 최근 자동차는 단순한 이동 수단에서 정보기술 IT 기술과 결합한 종합 편의장치를 구비한 생활공간으로 오늘날 변모하고 있습니다. 예전에 자동차가 운송 기능에 충실한 단순한 기계 장치에 불과했다면 현재는 안전함은 물론 각종 편리함을 제공하는 종합 이동수단으로 또 다른 생활공간으로 자리 잡고 있습니다.
자동차 구동을 위한 엔진과 동력 전달 장치뿐만 아니라 운행 정보와 차량 상태 여기에 ADA라고 하는 첨단 운전자 등록 시스템 헬레메틱스 등을 구현하기 위한 첨단 전자시스템을 장착하고 있습니다. 특히 차량용 반도체는 온도 압력 속도 등의 각종 정보를 측정하는 센서와 엔진 전자기기 등을 조정하는 전자제어장치 등에 사용되는 핵심 부품이라고 보시면 됩니다. 쉽게 말하자면 자동차 난방부터 엔진 제어까지 반도체가 쓰이지 않는 곳이 없습니다. 보통 차 한 대 만드는 데 차량용 반도체가 300개 정도 들어간다고 합니다.
자동차 자체가 전기차로 점점 변화해가면서 반도체에 대한 수요 부품 수요도 갈수록 늘어나고 있습니다. 차량용 반도체의 종류는 크게 구동계 드라이브 IC 또 파워 IC 센서 그리고 MCU 이렇게 4종류로 나뉩니다. 먼저 구동계 드라이브 IC는 속도 압력 온도 등의 정보를 디지털 신호로 보여주는 반도체를 뜻합니다. 반도체는 자동차를 움직이지 않은 전기 장치에 전력을 공급하거나 흐르도록 하는 반도체를 말하는 것이며, 센서는 차량 상황이나 외부 상황 정보를 수신하는 역할을 하는 자동차의 눈과 같은 역할을 하는 반도체입니다.
마지막으로 마이크로 컨트롤러 유닛이라고 부르는 MCU가 반도체 사용 비중이 가장 높은 전장 부품입니다. MCU는 사람에 비유하면 두뇌 역할을 하는 핵심 부품입니다. 두뇌가 우리 몸의 팔과 다리 몸동작 등을 정교하게 조정하는 역할과 비슷하다고 보시면 될 것 같습니다.
차량용 반도체 부족 사태가 왜 빚어진 지는 이유는?
위와 같은 문제가 발생한 이유에 대한 원인을 알아보고자 하면, 차량용 반도체 시장을 이끄는 주요 기업들을 좀 알아봐야 합니다. 크게 세 회사가 있습니다. nc 반도체 미언 그리고 르네사스 먼저 네덜란드 플로트사의 자회사인 nxp는 앞서 말씀드린 MCU를 비롯해 통신 차량 교통카드 ic nfc 등 차량을 넘어 광범위한 교통 기술에 활용되는 반도체가 주력이며, 독일 지멘스사의 자회사 인피니언 일본 애니시와 히타치 미쓰비시 전기공업의 자회사인 르네사스도 MCU 등 차량용 반도체를 주력으로 만들고 있는 회사입니다.
현재 차량용 반도체를 구하기 힘든 가장 큰 원인은 주요 글로벌 완성차 기업들의 빗나간 자동차 수요 예측에서 비롯됐다는 시각이 지배적입니다. 이들은 코로나19 바이러스 여파가 본격화된 2020년 3월 이후 자동차 판매가 급감할 것으로 보고 부품 공급량을 상대적으로 줄였습니다. 이에 따라 차량용 반도체 제조사들도 가동률을 줄이게 된 것입니다. 또 차량용 반도체 업체 또한 재택근무 비대면 회의 등으로 수요가 폭증한 모바일과 PC용 반도체 생산을 늘리며 차량용 반도체 생산을 상대적으로 소홀히 했습니다. 그러나 예상과 달리 글로벌 자동차 수요는 빠르게 회복됐고 덩달아 차량용 반도체 주문이 폭주하면서 사태가 일어났습니다. 설상가상으로 화재 사고와 한파 등의 여파로 이들 공장이 멈춰 서기도 했고 올 들어서는 지진으로 공장 가동이 중단되는 등 생산라인이 제대로 돌아가지 못하고 있는 상황입니다.
차량용 반도체 부족 사태의 원인은 또 있습니다.바로 자동차와 반도체의 생산 방식에 있습니다. 글로벌 완성차 업체의 생산 방식은 흔히 도요타의 적시생산시스템인(JIT) 지트 방식을 택하고 있습니다. 자동차 부품을 필요한 만큼 적기에 생산해서 공급한다는 방식으로 생각하시면 됩니다. 일본의 도요타 자동차 회사가 이 공정 효율화와 부품 단순화 등으로 이 필요한 시점에 부품만 적시해 들여오는 혁신적인 재고 관리 시스템을 도입하면서 오늘날 제조업의 표준적인 경영 기법으로 자리 잡았습니다. 반도체 산업은 규모의 경제가 필수적인 분야로 6개월가량의 생산 리드타임이 소요됩니다. 리드 타임은 계약 체결일로부터 최종 제품 납기일까지의 간격을 뜻합니다. 생산 리드타임이 길기 때문에 수요에 즉각적으로 대응하기 어렵다는 얘기입니다. 이런 구조적 차이로 인해 자동차 수요가 폭증해도 차량용 반도체를 뚝딱뚝딱 만들어 공급할 수 없는 구조인 것입니다.
차량용 반도체가 이렇게 많은 문제가 될 정도로 부족하다면 삼성전자나 인텔 같은 글로벌 반도체 제조업 기업들이 전용 공장도 짓고 생산량을 늘려서 해결하면 될 것 같은데 그럼 왜 나서지 않는 것인지 궁금하실 거라 생각됩니다. 이런 의문 갖고 계신 분들 상당히 많으실 것 같은데 반도체 시장을 조금만 들여다보면 그 이유를 알 수 있습니다. 생각처럼 간단히 해결될 문제가 아닙니다.
세계 반도체 무역통계기구 WSTS 조사에 따르면 2020년 세계 반도체 시장 규모는 4천400억 달러 우리 돈 522조 7천500억 원을 기록했습니다. 이 중에서 절반에 가까운 44%의 비중을 메모리 반도체가 차지하고 있습니다. 같은 기간 차량용 반도체 시장 규모는 450억 달러 우리 돈 49조 8천억 원을 기록했습니다. 글로벌 시장조사업체인 스테티스트가 내놓은 차량용 반도체 시장 전망 조사 결과도 한번 살펴보면, 2040년 글로벌 차량용 반도체 시장 규모를 1750억 달러 우리 돈으로 193조 7천억 원 수준으로 전망했습니다.
이게 무슨 뜻이냐 차량용 반도체가 부족한 건 맞지만 전체 반도체 시장에서 차지하는 비중을 봤을 때 빅 플레이어들이 필사적으로 뛰어드는 시장의 규모는 아닌 것입니다. 여기에 차량용으로 한정된 반도체 영역에서는 이미 NXP 반도체와 인피니언 르네상스 같은 기업들이 견고한 그들 나름의 과점 체제를 구축하고 있는 상황이기도 하며, 부가가치가 높은 기존 메모리 반도체 시장에만 집중해도 모자랄 판에 다른 차량용 반도체 시장으로 눈 돌릴 틈이 없다는 뜻입니다.
국내 상황만 놓고 본다면 현대차의 경우 차량 출고 대기 기간이 기본 6개월입니다. 1년을 기다려야 되는 차들도 적지 않고요 믿기 어렵지만 지금 현실입니다. 이유는 차량용 반도체 부족이 주원인입니다. 특히 공급난이 심한 MCU나 차량용 전력 반도체는 국내에서 생산되지 않아 거의 대부분 수입에 의존하고 있습니다. 최근 일본 르네사스사가 지진으로 공장 가동을 중단하면서 공급망에 비상이 걸렸습니다.
러시아와 우크라이나 간의 전쟁도 발목을 잡고 있습니다. 특히 우크라이나는 반도체 제조에 필요한 네온 가스의 70% 크립톤의 40%를 생산해왔던 국가인데 이번 전쟁으로 생산이 현재 중단되어 반도체 수급난을 현재 가중시키고 있는 원인입니다. 미 상무부에 따르면 차량용 반도체 수요는 코로나19 사태 전과 비교해 17% 증가했습니다. 그런데 같은 기간 40일 치에 달했던 반도체 재고량 최근 5일 치에도 못 미치는 것으로 조사 결과가 나왔습니다. 완성차 업체가 차량용 반도체 주문 후 인도받기까지 최소 25주 6개월 이상 걸린다는 설명입니다. 뒤늦게 업체들이 작년부터 수급난을 막기 위해 생산라인을 착공하고 증설에 들어갔지만 최소한 양산까지 2년 정도가 소요된다는 점을 감안했을 때 올해도 공급난은 풀리지 않을 것으로 예상됩니다.
결과적으로 안타깝지만 차량용 반도체 수급난을 단시간에 해결할 수 없다는 예기입니다. 결국 2023년 정도는 돼야지 반도체 수급난이 풀릴 것이라는 전망이 나오고 있습니다. 따라서 이미 차를 사신 분들이라면 어쩔 수 없고 앞으로 차를 구매할 계획이 있으신 분이라면 이 부분을 꼭 고려하시길 바랍니다
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