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중국 MCU 시장동향
2022-06-21
8인치 웨이퍼 기반 레거시 공정의 제한 극복 및 자급률 제고 노력
중국 내 반도체 배치설계권 신청 및 등록 급증, 특허분쟁 예방 필요
상품명: MCU(Micro Controller Unit. 마이크로 컨트롤러), HS Code: 8542.31.1110, 8542.31.1190
MCU(Micro Controller Unit. 마이크로 컨트롤러: 특정 시스템을 제어하기 위한 전용 프로세서)는 전자제품의 두뇌역할을 하는 핵심 칩으로 휴대폰, 가전제품, 자동차 전장 시스템 등을 제어하는 시스템반도체의 일종이다. 글로벌 시장에서 시스템반도체의 중요성이 날로 더해가고 차량용 MCU 등 시스템반도체 공급이 부족한 상황에서 중국의 시스템반도체 수출입 현황과 차량용 MCU 시장동향 등을 간략히 살펴봄으로써 우리의 경쟁력 제고를 위한 참고자료로 제공한다.
시스템반도체의 비중을 높여가는 한국의 반도체 수출
반도체가 우리나라의 대표 수출품목으로 자리잡고 있는 가운데 시스템반도체의 수출비중이 최근 5년간 매년 소폭의 성장세를 유지하고 있다. 한국의 반도체산업이 메모리반도체(이하 ‘메모리’로 약칭)에 많이 치중되어 있는 상황을 비춰볼 때, 시스템반도체(MCU를 비롯한 컨트롤러, CPU 등)의 수출 비중이 점진적으로 늘고 있는 점은 매우 고무적인 현상이다.
메모리가 한국 전체 수출액의 10% 전후를 차지하는 한편, 시스템반도체 수출 비중은 5%를 밑돌고 있긴 하나 매년 소폭 성장세를 유지하며 2018년의 3.7%에서 올해 3월 말에는 5.2%까지 비중이 늘었다.
중요성을 더해가는 중국 시스템반도체 시장
우리나라의 시스템반도체 수출은 2020년부터 두 자릿수 성장세를 보이며 증가하고 있으며, 올해 3월 말 기준으로 전년 동기 대비 35.5% 증가한 89억 달러를 기록했다. 이 중 중국으로의 수출이 전년 동기 대비 78.7% 늘어난 38억 달러로 높은 증가율을 보이고 있다.
한편, 시스템반도체 수출 가운데 중국으로의 수출이 차지하는 비중도 큰 폭으로 늘고 있다. 2020년까지 25% 이상의 큰 비중을 차지했던 중국으로의 수출은 2021년 36.8%, 2022년 3월 말에는 42.9%까지 대폭 확대되었다.
한국의 메모리 수출액이 전체 수출품목 가운데 가장 큰 비중을 차지하는 반면, 중국의 전체 수입액 가운데 메모리가 차지하는 비중은 4~5%대에 불과하다. 오히려, 시스템반도체 수입 비중이 최근 3년간 6~7%를 차지해 한국의 수출비중과 중국의 수입비중 간 차이를 보이고 있다.
중국 내 시스템반도체 생산 및 수요 동향
5월 16일에 중국 국가통계국이 발표한 자료에 따르면, 2022년 4월 한 달간 중국의 시스템반도체 생산량은 259억 개로 전년 동기 대비 12.1% 감소했고 1~4월까지 4개월간의 누적 생산량은 전년 동기 대비 5.4% 감소한 1074억 개에 그쳤다. 전체 시스템반도체의 수요가 많은 대표적인 분야는 휴대폰으로, 2022년 3월 한달간 중국의 휴대폰 출하량은 전년 동기 대비 40.5% 하락한 2146만 대를 기록했다. 이 중 3/4을 차지하는 5G 휴대폰은 전년 동기 대비 41.1% 감소한 1618만 5000대에 그쳤다. 코로나 영향으로 인해 소비가 줄었기 때문이다. 그럼에도 불구하고 휴대폰 제조사는 시스템반도체 기업의 최대 고객군으로 글로벌 파운드리 업체들의 수주도 차량용 반도체에 비해 휴대폰에 많이 몰리게 하는 요인으로 작용한다.
중국 내 시스템반도체 특허 출원 및 등록 증가세 뚜렷
시스템반도체 제조에 필요한 반도체 집적회로 배치설계의 중국 내 출원량과 등록건수가 최근 급증하고 있다. 연간 4000건 대를 밑돌던 중국내 출원건수는 2019년에 8319건으로 급증한 후 2020년 1만 4375건, 2021년 2만 353건까지 빠른 속도로 늘어나 다양한 업계에서의 반도체 수요가 늘고 있음을 알 수 있다.
전 세계 및 중국의 MCU 시장 규모
전 세계 MCU 시장 규모는 2020년 코로나로 인해 2% 하락했으나 2021년 세트업체의 수요 증가에 따라 MCU 시장도 23% 증가율을 보이며 반등해 196억 달러에 달했다. 2021년까지는 평균 3.5%의 성장세를 보이던 전 세계 MCU 시장 규모는 2021년부터 6.8%의 속도로 성장해 2026년에는 272억 달러에 달할 것으로 전망된다.
2021년 중국 MCU 시장은 전년대비 36% 증가한 56억 달러(365억 위안)에 달해 전 세계 시장의 29%를 차지했다. 2021년까지 평균 12.5%의 속도로 성장한 중국 MCU 시장은 2021년 이후에는 7.0%의 성장세를 보이며 2026년에 79억 달러(513억 위안)에 이를 것으로 IHS는 예측했다.
한편, 2020년 61억 달러를 기록했던 차량용 MCU의 전 세계 시장 규모는 2021년 76억 달러에 달했고 2025년에는 116억 달러까지 성장할 것으로 IC Insights는 내다봤다. 중국의 차량용 MCU 시장 규모는 2020년 6억 8000만 달러에서 2021년 7억 2000만 달러로 증가했고 2025년에는 8억 8000만 달러에 이를 것으로 전망된다. 글로벌 시장에 비해서 느린 증가율을 보이는 이유는 다른 분야에 사용되는 MCU와는 달리 차량용 MCU의 기술진입 문턱이 높기 때문이다.
중국 기업의 수율이 낮고 AEC-Q100(IC) 및 SO/TS 16949 표준을 충족시키기가 어렵기 때문이다. 차량용 MCU의 글로벌 고객사도 한정돼 있고 현재 차량용 MCU NXP, 인피니언, 르네사스, 텍사스인스트루먼트, ST마이크로 등 기업들이 글로벌 시장을 차지하고 있기 때문이다. 특히, 안전과 성능이 툭히 중요한 차량용 반도체 시장에서는 검증된 반도체 칩을 사용하려는 경향이 더욱 두드러지는 것도 신규기업의 시장 진입에 장벽으로 작용하고 있다.
글로벌 차랑용 MCU 공급 부족
우리나라는 자동차 생산에 필요한 MCU의 97~98%가량을 수입하고 있다. 차량용 MCU가 가장 많이 사용되는 분야는 엔진, 파워트레인, 브레이크, 조향장치, 파워윈도우, 배터리 관리, 인포테인멘트 등이다. 차량용 MCU의 75% 이상이 32비트 아키텍쳐로 설계되며 8인치 웨이퍼를 기반으로 한 레거시 공정에서 대부분 제조된다.
한편, 파운드리 기업들의 투자가 12인치 웨이퍼 위주로 이루어지고 있어 8인치 웨이퍼 생산이 제약을 받고 있으며, 이는 차량용 MCU를 포함한 시스템반도체 공급 부족의 요인으로 작용하고 있다.
차량용 반도체의 부가가치가 스마트폰 또는 인공지능 등 반도체에 비해 낮고 자동차 생산원가에서 차지하는 비중이 2% 대에 불과하며, 독자적 아키텍쳐를 보유하고 있어 타사 제품 사용이 어렵고 안전성과 내구성에 대한 요구기준이 높아 차량용 MCU 생산경험이 없는 파운드리에 맡기지 않다 보니 공급 부족을 더욱 부추기는 현상이 발생한다. 반도체 제조공정의 전반에 걸쳐 능통한 인력이 매우 적어 제조노하우 습득을 최우선 과제로 삼고 있으며, 인재 유치에도 다양한 노력을 기울이고 있다.
가트너(Gartner)에 따르면, 단기간 내에 팹 공장이 세워질 수도 없고 몇 개월 안에 7나노 공정을 5나노 공정으로 전환할 수도 없어 차량반도체 품귀현상은 당분간 지속될 것으로 전망했다. 한편, 반도체 칩 부족 현상 해결을 위한 기업별 투자가 확대되면서 2023년에는 오히려 공급과잉 현상이 일어날 것으로 예측했다.
전 세계 차량용 MCU의 제조는 주로 대만 TSMC가 생산하며, 전 세계 생산량의 70%를 담당하고 있고, 중국에서 이밖의 물량을 SMIC가 소화 중이다. SMIC는 중국의 대표 파운드리 업체로 2021년 영업이익은 전년대비 29.7% 증가한 356억 3100만 위안을 기록했다. 90nm 공정이 62.5%, 28nm의 FINFET 공정이 15.1%의 비중을 차지했다. 스마트폰에 사용되는 칩이 전체 영업이익의 32.2%에 달했고 차량용 반도체를 포함한 기타 제품이 31.5%를 차지했다.
중국의 차량용 MCU 생산 동향
2019년 글로벌 MCU 시장에서 차량용 MCU가 43%로 가장 큰 비중을 차지한데 반해, 중국의 MCU 시장은 소비자 가전제품이 주종을 이루고 차량용 MCU는 15%에 불과했다. MCU 시장은 32비트 MCU가 77%, 8비트 MCU가 5%를 각각 점하고 있다. 가격이 높은 32비트 MCU는 엔진, 바디, 파워트레인, 인포테인멘트 등에 활용되고 저가의 8비트 MCU는 에어컨, 의자, 와이퍼, 창문 등에 사용된다.
중국의 차량용 MCU 자급률은 5% 미만으로 NXP, 인피니언, 르네사스 등 기업이 시장을 점하고 있다. 중국 내 관련 업계에 따르면, 현재 중국에서의 차량용 반도체 테스트 설비는 중고설비를 사용한다. 신규설비는 주문량이 밀려 있을 뿐 아니라 주문을 하더라도 몇년 후에야 받을 수 있기 때문이다. 중국 차량용 반도체 기업들은 설계된 칩 일부 항목의 테스트가 불가능함에도 불구하고 중고 테스트 설비라도 구입해서 쓰는 실정이다.
중국의 MCU 설계기업으로 兆易創新(Giga Device), 中潁電子(Sino Wealth) 등 많은 기업이 있으며, 이 보고서에서는 중국 1위의 MCU 기업인 Giga Device에 초점을 맞추어 중국의 차량용 MCU 동향을 살펴본다.
중국 MCU 대표기업 Giga Device의 약진
2005년에 설립된 기가디바이스[兆易創新: 중국의 대표적인 MCU 팹리스(fabless). 이하 ‘기가디바이스’로 약칭]는 2017년 11월에 중국 최대 파운드리인 SMIC의 5대 주주가 되었고 메모리, 센서, MCU를 주로 설계한다. SMIC, TSMC 등 파운드리를 통해 반도체 칩을 제조한 후에 인텔, 애플, 화웨이 등 2만여 개의 고객사에 MCU 및 메모리를 납품하고 있다. 매년 영업이익의 10%가량을 R&D에 투입하는 기가디바이스의 2021년 R&D 예산은 전년대비 74% 증가한 9억 4000만 위안에 달했고 연구개발 인력은 2016년 177명에서 2021년 854명까지 늘었다.
기가디바이스 MCU에서 사용되는 아키텍쳐는 ARM Cortex M3·M4·M23·M33 등이 52%, 8051가 22%, 전 세계 최초로 선보인 RISC-V 기반이 2%가량을 각각 점하고 있으며 110nm, 55nm, 40nm, 22nm 공정으로 제조 중이다. 중국 내 다른 경쟁사들이 180~40nm 공정으로 제조하는 것에 비하면 상당히 앞서 있으나 르네사스의 28nm, ST마이크로 등 외국기업들의 40nm 공정에 비하면 아직 많이 뒤처져 있다는 평가이다.
2014년 1000만 위안에 불과했던 MCU 영업이익은 2019년 4억 4000만 위안, 2020년 7억 5000만 위안에 달한 후 2021년에는 24억 6000만 위안으로 급증했다. 설계 제품 중 MCU가 차지하는 비중도 2014년에 2%에 불과했으나 2021년에는 무려 29%에 달해 MCU 수요에 대응하는 기가디바이스의 현실을 알 수 있다. 한편, 기가디바이스의 2021년 순이익은 46.6%를 기록했고, 특히 MCU 제품의 순이익은 66.4%에 달했다. 2021년 이 회사의 주력제품인 메모리 순이익이 39.7%였던 점을 감안할 때 MCU의 시장성을 엿볼 수 있다.
2021년 영업이익은 전년 대비 89.25% 증가, 순이익은 165.3%로 대폭 증가했다. 이 회사의 주된 수익원은 메모리에서 나오나 2021년 성장속도가 가장 큰 품목은 MCU로 생산량은 전년대비 2.25배 증가했다. 특히, 7년 연속 중국 32비트 MCU 시장에서 1위를 차지하고 있으며, 2021년 출하량은 10억 개에 달했다. 2021년 기가디바이스의 메모리와 센서 생산량이 전년 대비 30% 늘어난 데 비해 MCU 생산량은 160% 증가했다.
기가디바이스의 MCU 출하량과 영업이익 추이를 살펴보면, 이 회사의 주력제품인 메모리가 출하량에서는 앞서고 있으나 영업이익을 보면 MCU의 성장세가 가파르다. 특히, 2024년에는 MCU 영업이익이 메모리를 앞설 것으로 전망하고 있는 점이 눈에 띈다.
유통구조: 완성차 및 부품 제조기업들의 차량용 반도체 사업 참여 움직임
차량용 반도체는 MCU 등 설계기업이 자체 제작하거나 파운드리에 제조를 위탁해 생산한 후 대부분 완성차의 1차 벤더에 공급된다. 1차 벤더는 이를 바탕으로 모듈 및 시스템을 제조해 완성차 제조기업에 납품한다.
차량용 시스템반도체의 생산은 공정미세화 및 이에 따른 비용 부담을 줄이기 위해 fab-light 전략에 따라 파운드리를 통한 생산 비중이 점차 높아지고 있다. 한편, 독일 보쉬, 일본 도요타 등이 각각 신규 반도체 공장을 짓고 차량용 반도체 제조기업을 설립하는 사례에서 보듯이 자동차 부품 및 완성차 제조기업들도 차량용 반도체 공급부족을 해결하기 위해 자체적으로 개발·생산하는 사례도 늘고 있다.
관세율
시사점
중국 국가발전개혁위원회는 5월 17일 성명을 통해 장강삼각주에 주로 분포된 중국 시스템반도체들의 생산 정상화를 위해 원자재 운송, 생산인력 복귀 등을 최대한 지원하겠다고 밝혔다. 자국의 전략산업 강화 노력이 국가별로 이루어지는 가운데 우리 기업의 경쟁력 강화를 위한 실질적인 지원과 노력이 더욱 필요한 시점이다.
자료: 중국 국가지식산권국, 중국 국가발전개혁위원회, 중국 국가통계국, 환구시보, Gartner, IC Insights, IHS, 만련증권, 한국무역협회 통계, 한국수출입은행, KOTRA 하얼빈 무역관 자료 종합
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