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중국 반도체 산업의 가치사슬별 국산화 현황과 시사점
조은교 소속/직책 : 산업연구원 부연구위원 2023-01-27
1. 미·중 갈등과 중국의 반도체 기술 자립
미·중 갈등이 반도체를 중심으로 격화되면서 미국은 반도체 산업 전반에 대한 대중국 기술 제재를 강화하고 있다. 지난해 10월 미국 상무부 산업안보국(BIS)은 대중국 반도체 수출통제 조치를 발표하면서 반도체 장비의 대중국 수출 제한을 명문화하였다. 특히, 기존에는 7nm 이하의 첨단장비의 대중국 기술 차단에 주력하였으나, 10월 발표된 조치에는 14nm 이상을 양산하는 반도체 제조 장비의 대중국 수출도 제한하면서 기술의 제재 범위를 더욱 확대하고 있다. 이처럼, 미·중 간의 반도체를 둘러싼 갈등은 더욱 심화되고 있어 장기화될 것으로 전망되고 있다.
또한, 미·중 반도체 갈등 양상을 보면, 반도체의 핵심기술을 보유한 미국이 제재를 강화하고 중국은 수세적으로 대응하는 형태의 주종(主從)관계가 형성되고 있다.(조은교, 2021) 글로벌 반도체 가치사슬 내에서 국가별 부가가치 점유율을 보면 미국은 35%에 달해 압도적인 경쟁력을 보유하고 있으나, 중국은 11%에 불과한 상황으로 반도체 가치사슬 全분야에서 미국, 유럽, 일본, 한국 대비 열위에 있다.(SIA, 2022) 이에 따라, 중국은 14차 5개년 규획 등의 중장기 전략에서 기술 자립을 중요한 목표로 제시하였으며, 향후 반도체 기술 자립과 국산화율 제고는 중요한 전략적 목표가 될 것으로 전망된다.
2018년을 미·중 반도체 갈등이 시작된 기점으로 본다면, 중국은 그 이후 반도체 국산화에 대한 정책적 지원과 저부가가치 시장 확대 전략으로 유의미한 성과를 내고 있다. 물론 반도체 가치사슬 전 분야에 걸쳐 기술경쟁력이 열위에 있기 때문에 단기간 내에 추격은 불가하다. 다만, 글로벌 최대 반도체 수요시장, 정부의 자금지원 등으로 향후 중국 반도체 산업 전반의 국산화는 더욱 가속화될 것으로 전망된다. 이에 따라, 본 연구에서는 설계(팹리스), 제조(파운드리), 장비, 소재 등 가치사슬별 기술경쟁력과 중국의 국산화 수준을 분석하였다. 아울러, 중국 반도체 산업의 국산화 전략의 함의와 향후 추진 방향, 우리 반도체산업에 주는 시사점을 제시하고자 한다.
2. 중국 반도체 산업의 가치사슬별 국산화 현황
(1) 설계(팹리스)
메모리 반도체 분야에서 중국의 글로벌 시장점유율은 미미하나, 팹리스 분야에서는 미국과 대만에 이어 글로벌 3위를 차지하고 있다. 메모리칩 디자인 분야에서는 경쟁 열위에 있으나, 로직칩, DAO(Discrete, analog, and optoelectronics) 등 디자인 분야에서는 미국, 유럽, 대만 다음으로 글로벌 3~4위를 차지하고 있다. 향후, 전기차, 태양광 등의 신에너지 분야 성장으로 메모리 반도체보다 DAO, 로직칩의 수요가 확대될 전망이라 중국 반도체 디자인 분야에서의 경쟁력을 더욱 제고될 전망이다. 미국 반도체협회(SIA, 2022) 전망에 따르면 2025년에는 중국이 메모리 반도체 디자인 분야까지 경쟁력을 확보하고 반도체 디자인 전 분야에서 미국, 한국 다음으로 3위를 차지할 것으로 전망되고 있다.
현재, 중국은 IGBT, 광학센서, 전력반도체 등 저부가가치 로직 및 DAO 반도체 제품에서 국산화율이 빠르게 제고되고 있으며, 중국의 기가디바이스(兆易创新), UNISOC(紫光展锐), Maxscend(卓胜微) 등의 기업이 크게 성장하면서 수입산을 대체할 뿐만 아니라 가격경쟁력을 바탕으로 글로벌 시장 점유율까지 확대하고 있다.
iResearch(2022)1) 가 실시한 설문조사에 따르면, 2014년부터 2022년 5월까지 중국의 공공 및 민간 투자펀드 투자액 중 46.7%는 디지털 집적 회로 설계와 관련된 스타트업에, 17.5%는 아날로그 IC 설계 전문 스타트업에 투자되었다. 즉, 투자의 64.2%가 집적 회로 설계에 중점을 둔 팹리스 스타트업에 집중되었다. 이처럼, 중국은 풍부한 데이터 및 AI 등 소프트웨어 분야의 경쟁력을 바탕으로 전략적으로 설계 분야에 대한 투자를 확대하면서 설계 전문 스타트업을 육성하고 있다. 특히, 최근에는 바이두, 알리바바 등의 빅테크 기업들도 모두 팹리스 시장에 뛰어들면서 자율주행, 클라우드 등의 신산업에서 자체칩을 활용하기 위한 기술개발을 가속화하고 있다. 따라서 향후 빅테크 기업들의 기술력 제고가 이뤄진다면 고사양 반도체 설계 분야에서도 국산화가 가속화될 가능성이 매우 높다.
(2) 제조(파운드리)
파운드리 분야에서 중국의 글로벌 시장 점유율은 7%에 불과하다. SMIC, 화훙반도체 등의 기업들이 각각 5위와 7위에 랭크되어 있으나 기술수준이 한국, 대만 등의 주요국 대비 매우 낮은 수준으로 해외의존도가 매우 높다. 중국 파운드리 기업은 최선단 공정은 14nm로 아직 7nm 최첨단 공정에서는 양산이 불가하다. 또한, 14nm, 28nm의 매출 비중도 20% 미만으로 아직까지는 기술경쟁력 측면에서 주요국 대비 열위에 있다고 할 수 있다.
아울러, 지난해 10월 미국 상무부의 수출통제가 기존의 7nm 이하 장비에서 14nm 이하로 확대되면서 중국의 선단 공정 업그레이드가 위기에 직면한 상황이다. 따라서, 중국은 28nm 공정 증설에 집중하고, 수요시장을 확대하여 중저위 기술 분야에서 우선적으로 국산화율을 제고시킬 전략을 펼치고 있다. 이에, 중국 파운드리 기업들은 작년부터 팹 증설에 나서고 있으며, 자체 생태계 구축에 힘을 쏟고 있다.
(3) 장비
강화된 미국의 대중국 반도체 장비 기술제재로 중국의 7nm 이하의 선단 공정 반도체 양산이 어려워지자, 중국 장비 업체들의 기술력 개선이 가장 우선 과제로 부상하였다. 중국의 반도체 장비는 네덜란드, 일본, 미국 등의 선진국 대비 기술경쟁력이 한참 뒤처진 상태이다. 최첨단 분야인 노광장비의 경우 단기간에 기술 추격이 어려운 분야로 현재 SMEE(上海微电子)가 유일하게 생산이 가능하나 90nm 생산 장비에 그치고 있는 상태이다.
이에, 중국 정부는 적극적으로 국산화 정책을 실시하고 있으며, IDM과 파운드리 기업들이 반도체 공장을 증설하면서 반도체 장비의 수요를 확대시켰다. 그 결과, 중국 반도체 장비의 국산화율은 다른 분야 대비 빠르게 증가하였다. 중국 IDM과 파운드리 기업의 반도체 장비 입찰 시 국산화 비중을 살펴보면, 2020년에는 16.8%에 불과하였으나 2022년 1~8월 기준, 35.9%에 달하면서 국산 장비 비중이 급격히 상승하였다.
중저위기술 분야인 PR 스트립(약 88%), 세정(58%), 식각(48%)장비 등의 경우 점유율이 약 50~90%에 이르며, 향후 IDM 및 파운드리의 팹 증설에 따라 그 비중이 더 증가할 것으로 전망된다.(德邦证券, 2022) 이처럼, 중국은 단기간 내에 최첨단 장비의 도입이 어려워진 상황에서 자국 내 중저위 기술 분야에서 시장점유율을 확대해가면서 생태계를 구축해 가고 있다.
(4) 소재
반도체 소재 분야에서 중국의 국산화율은 2022년 기준으로 약 10~15% 수준으로 해외의존도가 높다. 포토마스크, 포토레지스트 등의 전 공정 소재 분야에서는 미국, 일본과 큰 기술격차를 보이고 있으며, 국산화율은 10% 미만이다. 다만, 비교적 기술 수준이 낮은 후공정 소재의 경우 약 30% 미만 수준으로 유의미한 점유율을 확보해 가고 있다.(德邦证券, 2022)
중국은 반도체 소재 분야에서도 다른 분야와 마찬가지로 해외기업 대체가 가능한 분야에서 내재화를 강화하고, 로컬시장에서의 점유율을 확보해 가는 전략을 펼치고 있다. CMP 소재 등 일부 소재의 경우, 중국 내 파운드리사 뿐만 아니라 TSMC 등 글로벌 파운드리사에 납품되고 있어, 향후 글로벌 점유율도 확대해 나갈 것으로 전망된다.
3. 시사점
미국의 대중국 반도체 기술 제재 강화로 중국의 기술 자립은 불가피한 선택이 되었다. 그러나, 오히려 강화된 미국의 제재가 중국의 국산화을 촉진시키는 촉매제가 되고 있다. 중국은 세계 최대의 반도체 수요시장이라는 이점을 활용하여, 정부의 적극적인 투자로 반도체 수요를 확대하고, 중저위기술 분야에서의 국산화율을 빠르게 제고시키고 있다. 룽신중커(龍芯中科) 반도체 기업의 회장 후웨이후(胡偉武)는 2020년 중국 관영 언론과의 인터뷰에서 중국 반도체 연구개발 및 투자를 3~5nm 양산에 집중하기보다, 28nm 수준이라도 중국이 독자적으로 생산할 수 있는 생태계를 조성하는 게 더 효율적이라고 주장하였다. 즉, 미국의 대중 제재로 인해 반도체 최첨단 기술 확보에서 제동이 걸린 만큼 중저위기술 분야에서 독립화된 산업생태계를 만들고 국산화율을 제고시켜 시간을 벌자는 것이다.(조은교 외, 2021) 미·중 반도체 갈등의 장기전은 피할 수 없으므로 중국이 가진 장점이라 할 수 있는 반도체 수요시장을 무기로 지속적으로 시장을 확대하고 국산화율을 제고시켜 독립된 생태계를 구축하는 전략이다.
중국의 반도체 장비 국산화율 제고는 당장 우리 반도체 산업에 위협이 되지는 않는다. 팹리스 분야를 제외하고 메모리 반도체, 파운드리, 장비 등의 반도체 가치사슬 전반에서 중국보다 기술적 우위에 있기 때문이다. 다만, 장기적으로 중국이 거대한 시장을 레버리지로 글로벌 수요시장에서의 영향력을 지속적으로 확대해 나가면서 기술 추격을 가속화 한다면 향후 이에 대한 대응이 필요할 것으로 보인다. 지금 우리 반도체 산업은 파운드리 제조 분야의 경쟁력을 바탕으로 미국의 러브콜을 받고 있으나, 미국이 반도체 분야에 전반적인 공급망을 내재화하고, 중국이 지속적인 연구개발 및 투자로 기술 추격을 가속화 할 경우를 대비해야 할 필요가 있다. 중국의 반도체 기술 굴기의 속도에는 변화가 있을 것이나, 그 목표와 방향은 더욱 확고해졌기 때문이다.
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1) 艾瑞咨询(2022), <2022年中国半导体IC产业研究报告>
<참고문헌 >
박초화(2022), <중국 반도체 국산화>, 대신증권 리서치센터
백승혜(2022), <중국 반도체 국산화 주역들>, 하나투자증권 리서치센터
조은교 외(2021), <미중 기술패권 경쟁과 우리의 대응전략: 반도체, 인공지능을 중심으로>, 산업연구원
조은교(2022), <중국 반도체 산업의 발전현황과 시사점>, 인천연구원
SIA(2022), <2022 STATE OF THE U.S. SEMICONDUCTOR INDUSTRY>
艾瑞咨询(2022), <2022年中国半导体IC产业研究报告>
德邦证券(2022), <半导体设备中标专题（2022年8 月）>
机电产品招标投标电子交易平台(https://www.chinabidding.com/)
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