■ 차량용 반도체 MCU, 국내 업체들 개발 봇물

■ 차량용 반도체 MCU, 국내 업체들 개발 봇물

 

● 아이에이, 32비트 차량용 MCU 상용화 개발 출시

 

차량용 반도체 품귀 현상으로 MCU등 반도체 부품들의 가격이 폭등세를 연출하는 가운데 업계 최초로 공조 장치를 제어하는 32비트 차량용 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)을 개발 완료한 아이에이가 부각되고 있다. MCU는 정보기술(IT) 기기의 두뇌 역할을 하는 칩으로 2020년 8달러 하던 MCU가 최근 50달러로 여섯 배 이상 가격이 상승했으며, 반도체 품귀로 확보가 쉽지 않은 것으로 알려졌다. 폐쇄회로(CC)TV와 의료기기에 들어가는 MCU 가격은 저가 범용 제품이지만, 가격이 6배 치솟을 정도로 공급자 우위 시장으로 바뀐 상황이다. 원가 상승에도 물량이 없어서 구매하지 못한다는 것이 IT업계 관계자들의 중론이다. 아이에이는 2015년 국내 팹리스 (공장 없이 반도체 설계만 하는 기업)로는 처음으로 에어컨, 히터 등 공조 장치를 제어하는 32비트 차량용 본체 MCU를 상용화한 바 있다. 차량 MCU는 NXP, 르네사스, 인피니언, ST마이크로, 텍사스인스트루먼츠(TI) 등 세계적 반도체 기업이 장악한 시장이다. 아이에이는 수입에 의존하는 자동차 반도체 업계를 국산화시킬 수 있는 선두업체로 주목되고 있고, 에어컨, 히터 등 공조 장치를 제어하는 32비트 차량용 MCU는 국내 팹리스 업체 최초로 상용화한 제품이며, 자체 설계를 통해 위탁생산(파운더리) 되는 제품이다. 98%를 수입에 의존하는 자동차 비메모리 반도체의 국산화를 이끌 수 있는 선두권 업체로 주목 받고 있다.

 

● 텔레칩스, 32비트 차량용 마이크로 컨트롤러 유닛 (MCU) 출시

 

텔레칩스는 최근 새로운 32비트 차량용 마이크로 컨트롤러 유닛 (MCU) 출시했다. 텔레칩스는 자율주행을 위한 지능형 차량 반도체 설계 기술뿐만 아니라 스마트 홈 솔루션을 위한 반도체 칩 설계 기술을 보유하고 있다. 차량 주요 기능 핵심 제어 칩의 국산화를 통한 모듈 설계 기술을 보유하고 있다. 정부가 2020년부터 실시한 차세대 지능형 반도체 기술 개발 사업의 ‘모바일용 인공지능 프로세서 플랫폼 기술’ 과제의 총괄 주관 기업으로 선정됐다. 국내 인공지능 반도체 생태계 확산과 국내 팹리스 반도체 기업의 경쟁력 강화를 목표로 하고 있다. 주력 사업인 인텔리전트 오토모티브 솔루션으로 AVN (오디오·비디오. 내비게이션) 제품을 공급하며, 지속해서 성장하고 있다.

 

차량용 인포테인먼트 시장에서의 카오디오와 AVN 응용 제품 라인업을 추가하고, 일본. 중국 등 해외 고객 확대 전략을 통해 매출을 늘려나갈 계획이다. 텔레칩스는 운전자 지원 시스템 기술, 인공 신경망 기반 화질 개선 기술, 인공 신경망 기반 객체 인식 기술 등 연구 개발을 통해 미래 인포테인먼트 시스템의 핵심 경쟁력을 확보하고 차별화된 가치 제안을 통해 적용 시장을 확대하고 있다. 특히 현대자동차 오디오·비디오·네비게이션(AVN) 기기에 쓰이는 애플리케이션 프로세서(AP) 점유율은 80% 이상이다.

 

차선 이탈 등 운전 부주의 상황에서 운전자에게 위험을 알려주는 수준을 넘어 시스템 스스로 자동차를 제어하는 ADAS용 반도체가 확대 적용되고 있다. 완전 자율 주행차가 실용화되기까지는 시간이 필요할 것으로 보이나 실시간 인지. 판단. 제어 기능 수행의 고성능 반도체 개발이 필수인 상황이기 때문에 텔레팁스가 개발한 ADAS용 반도체 활용도가 늘어날 것으로 보인다. 텔레칩스는 자율주행을 위한 고품질의 AVN 반도체를 경쟁사 대비 빠르게 개발하고 설계함으로써 고객사로부터 확고한 신뢰를 확보하고 있다. 특허 경영을 통해 반도체 설계 관련 국내 특허 133건을 보유하고 있어 경쟁사의 시장 진입에 대한 기술 장벽을 구축하고 있다.

 

● 어보브 반도체, 가전용 → 차량용 MCU 반도체 전환 포부

 

어보브 반도체가 차량용 반도체의 두뇌라 불리는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU) 반도체 시장에 도전장을 던졌다. 그동안 가전 및 모바일 MCU 등에 주력한 국내 톱티어 비메모리 설계 팹리스에서 차량용 반도체 설계 및 제조 팹리스로 '트랜스퍼(기술 이동)'하겠다는 포부이다. 2021년 04월 08일 업계에 따르면, 어보브 반도체는 국내 주요 고객사와 손잡고 '지능형 운전자 보조 시스템(ADAS)' 관련 MCU를 2021년 상반기 내 양산한다는 계획이다. 고객사는 현대자동차 관련 회사로 파악된다. 어보브 반도체가 개발을 완료하고, 시판을 앞둔 차량용 반도체는 ★ 라이다용 MCU ★ 주차 보조 시스템(PAS)용 MCU ★ 모바일 기기 충전용 MCU 등이다. 이중 라이다(LiDar)용 MCU는 2020년 말 이미 개발을 완료했고, 양산용 완성차에 탑재될 수준의 품질 검증이 끝난 것으로 알려졌다.

 

라이다는 차량 전방에서 레이저 펄스를 발사해 대상 물체에 반사돼 돌아오는 시간 등을 계산해 거리를 측정하고, 형상을 이미지화하는 기술이다. 이를 토대로 자율 주행, 안전 제동 등의 첨단 세이프티(Saftey) 컨트롤러 기능이 구현된다. 완성차 중 가장 우수한 안전도를 갖춘 것으로 평가받는 볼보(Volvo) XC90 등에 탑재된 인텔리 세이프(IntelliSafe), 시티 세이프티(City Safety) 등의 기능이 라이다 기술을 기반으로 하고 있다. 어보브 반도체는 라이다용 MCU를 징검다리 삼아 차량용 반도체 시장에 성공적으로 안착하겠다는 목표이다. 그동안 어보브 반도체는 가전기기 등에 탑재되는 MCU 등을 개발, 생산하면서 사업을 영위했다. 삼성전자, LG전자, 위니아를 비롯해 일본 샤프(Sharp), 중국 샤오미 등이 어보브 반도체가 설계한 MCU 칩을 공급받았다. 글로벌 가전 MCU 시장(매출액 기준) 4위권을 점유하고 있다.

 

가전용 MCU 반도체가 차랑용 MCU에 비해 상대적으로 부가가치가 떨어지고, 시장 규모도 작은 만큼 차량용 MCU 시장에 진입하기 위해 2-3년 전부터 대규모 연구개발 (R&D) 비용을 투입했다는 것이 업계의 전언이다. 가전용 MCU는 전체 MCU 시장의 약 20% 수준을 차지하는 마이너 시장으로 분류된다. 2020년 3종의 차량용 MCU 반도체를 출시했고, 모바일 기기 충전용 MCU는 공급이 가시화된 상황이다. 개발 파트를 이끄는 손재철 부사장은 미국 썬마이크로 시스템스(Sun Microsystems) 개발 총괄, 삼성전자 DS 부문 전무를 거친 반도체 설계 권위자이다. 차량용 MCU를 설계하고 개발하는 것은 기본적인 역량이 있는 팹리스라면 누구나 할 수 있다. 하지만, 범용 MCU 개발에 착수했다고 가정한다면, 시제품 출시까지 최소 2-3년은 잡아야 한다.

 

● 실리콘웍스, 차량용 마이크로컨트롤러유닛(MCU) 제품 준비

 

시스템 반도체 팹리스 업체인 실리콘웍스도 차량용 MCU 제품을 준비하고 있다. 실리콘웍스는 현재 디스플레이 패널 핵심 부품인 디스플레이 구동칩 (DDI), 타이밍 컨트롤러 (T-Con), 전력 관리칩 (PMIC) 등을 설계. 판매하고 있다. 실리콘웍스는 2021년 05월 01일자로 LG그룹으로부터 분할 설립되는 지주회사 LX홀딩스로 편입되면서 기존 고객사 외 추가 고객사 확보 노력과 함께 전장, IoT 등 신성장 동력 확보를 위한 시도도 있을 것으로 보인다. 실리콘웍스는 지배 구조 개편 이후 MCU와 PMIC 뿐만 아니라 차량용 반도체 및 이차 전지용 반도체 시장으로의 저변 확대도 예상되고 있어 중장기 성장 스토리는 탄탄할 것으로 보인다. LX그룹 편입을 앞둔 실리콘웍스는 세계적으로 반도체 공급 부족 현상이 발생하며 2021년 성장세가 더욱 지속될 것으로 보인다. 실리콘웍스가 설계하는 주력 반도체 디스플레이 구동칩(DDI)은 연말까지도 계속 부족할 것으로 관측되고 있다.

 

실리콘웍스는 특히 차량용 반도체 시장에서 보폭을 넓히는 데 주력하고 있다. 회사는 전장용 시스템 반도체인 Power IC (전력 반도체)와 MCU (마이크로 컨트롤러 유닛), BMS (배터리 관리 시스템) IC 등을 개발 중이다. 실리콘웍스가 만든 MCU는 LG전자 일부 가전 제품에 탑재될 것으로 전해진다. 여기에 더해 업계에선 SiC(실리콘카바이드) 반도체 부문 진출을 예상하고 있다. 차량용 반도체 제품군과 매출 비중이 점차 증가한다면, 실리콘웍스의 최대 고민거리인 제품군과 해외 매출 다변화를 동시에 해소해나갈 수 있다. 정부는 2020년 팹리스의 세계 시장 점유율을 현재 1.6%에서 2025년까지 5％로 끌어올리겠다는 목표와 이를 달성하기 위한 인프라 지원책 등을 발표한 바 있다. 국내 팹리스 1위 업체인 실리콘웍스가 2021년 어떤 성과를 내느냐가 팹리스 산업 육성이라는 국가적 목표 달성과 직결된 문제라는 얘기이다.

 

● 예스파워테크닉스, SiC 전력반도체 생산 국내 유일 기업

 

예스파워테크닉스는 SiC 전력 반도체 생산 체제를 갖추고 있는 국내 유일 기업이다. SK하이닉스가 지분 투자하여 지분 33.6%를 갖고 있다. SK하이닉스는 미래차를 위한 반도체 생산에 적극적으로 투자하고 있다. SK하이닉스는 국내 전력 반도체 분야 생태계를 육성하는 동시에 전기차, 수소차 등에 꼭 필요한 전력 변환을 제어하는 반도체 시장에 본격적으로 진출할 예정이다. 한국전기연구원(KERI)은 SiC 전력반도체 소자 최첨단 기술인 ‘트렌치 구조 모스펫(MOSFET)’을 2021년 개발하여 예스파워테크닉스와 20억원 규모의 기술 이전 계약을 맺었었다. SiC 트렌치 구조는 안정적인 동작 및 장기 내구성 확보 등 해결해야 할 난제가 많아 세계적으로도 독일과 일본만이 양산화에 성공할 정도로 기술 장벽이 높다.

 

● 삼성전자 LSI 사업부, 차량용 프로세서 엑시노스 오토 생산

 

삼성전자는 LSI사업부에서 자체 차량용 프로세서 ‘엑시노스 오토’를 생산하고 있다. 자율 주행차 반도체 자체 개발 가능성도 열어 둔 상태이다. 2021년 글로벌 수급 부족 현상이 나타나고 있는 반도체는 마이크로 콘트롤 유닛(MCU)이다. MCU는 자동차 내에서 엔진 구동·전력 시스템·브레이크 시스템 제어 등을 담당하는 핵심 반도체이다. ★ 일반 내연 기관 완성차 1대에는 300개 내외의 반도체가 들어간다. 차량용 반도체 수급난이 일어난 MCU 반도체를 제외하고도 수많은 반도체가 필요하다는 얘기이다. 그런데 이미 국내에는 MCU 외에 차량용 반도체가 존재한다.

 

● 키파운드리, 자동차용 반도체 생산 능력이 적다.

 

키파운드리는 자동차용 반도체 공정을 개발하고 있다. 하지만, 애초부터 다른 기업보다 생산 능력이 적다.그래서, 국내의 대형 파운드리 기업들이 단기간에 자동차용 반도체 생산을 늘리기는 어려울 공산이 크다. 파운드리 기업들의 생산 능력은 200mm 웨이퍼 기준으로 삼성전자 월 30만 장, DB하이텍 월 13만 장, 키파운드리 월 9만 장 수준으로 파악된다. 이 가운데, 자동차용 반도체가 차지하는 비중은 크지 않다. 2019년 매출기준 세계 자동차용 반도체 시장에서 한국 기업의 점유율은 2.3%로 집계됐다.

 

● DB하이텍, 새로운 반도체 일감 받기에는 빠듯

 

DB하이텍 역시 자동차용 반도체 진입을 저울질하고 있다. 하지만, 2020년 평균 가동률이 97.9%로 거의 가동률 100%를 보이고 있기 때문에 새로운 반도체 일감을 받기에는 생산 능력이 빠듯한 셈이다. 자동차용 반도체는 안전을 위한 까다로운 품질기준을 맞춰야 하는 데다 판매량도 많지 않아 다른 시스템반도체와 비교해 수익성이 낮다. 자동차용 반도체 품귀 사태는 단순히 단기에 해소될 일시적 현상이 아니라 미래 모빌리티 산업의 주도권 경쟁이 달린 문제로 정부 차원의 전략적 대응이 필요하다

 

● 코아리버, MCU 등을 개발하는 실력파 팹리스 업체

 

코아리버는 팹리스 (설계 중심) 반도체 회사이며, 사용하기 쉬운 MDS (Microcomputer Development System)를 포함한 MCU (마이크로 컨트롤러 유닛), 터치 센서 IC의 연구 개발과 설계, 제조를 주요 업무로 하고 있다. 회사는 2002년 한국전자통신연구원 산하 SOC센터 보육실에서 창업하여 반도체 유통 회사인 젠코아의 기술연구소를 거쳐 2005년 07월경 코아리버 상호로 변경했다. 범용 MCU 개발 뿐 아니라 개선된 시스템 솔루션을 공급하는 것을 지향하고 있다. 코아리버는 KAIST에서 수학하고, 현대전자. 하이닉스에서 실무를 경험한 엔지니어의 노하우를 바탕으로 그간 수입에 의존해 왔던 MCU 시장을 순수 국산 기술로 조금씩 잠식해 가고 있다. 코아리버는 가전. 통신. 컴퓨터. 네트워크. 보안 산업. 의학. 자동차 기기와 같은 고성장 전자 장비에 집중하고 있다. 특히 고성능이면서 전력 소모를 줄여야 하는 휴대용 기기와 유비쿼터스 시스템의 전반에 대한 솔루션을 공급하고 있다.

 

코아리버는 2007년에는 미국 GM사의 폰티악, 새턴 등에 탑재된 차량용 TV에 LG디스플레이 통해, MCU를 납품한 바 있으며, 젠코아 부설연구소 시절부터 현대모비스, 현대자동차 등과 함께 국책과제로 진행해 온 타이어 공기압 감시 시스템(TPMS) 개발에도 참여했다. 2008년 발광다이오드(LED)를 이용한 차량용 지능형 전조등 개발 국책 과제에 MCU 분야를 담당해 성공적으로 제품 개발을 마쳤다. 코아리버는 2008년 터치 센서 IC를 새로 출시했다. 일본. 대만 시장 및 아시아 시장에서 시장 지배력을 강화해 가며, 유럽 시장까지 성공적으로 진출했다.

 

● 제주반도체, 최근 국내 자동차 전장업체에 메모리 첫 납품

 

제주반도체는 국내 유수 자동차 전장 (전자장치) 업체에 최근 메모리 반도체를 공급하기 시작했다. 팹리스(반도체 설계) 업체인 이 회사는 그동안 통신 장비와 서버 등에 들어가는 메모리 반도체에 주력해왔다. 매출액 중 수출이 차지하는 비중은 82%에 달하는 수출 주도형 기업이다. 특히 2021년에는 자동차 전장에 쓰이는 메모리 반도체 부문에 거는 기대가 크다. 이를 위해 이미 2020년 메모리 반도체 5종에 대한 ‘AEC-Q100’ (자동차용 부품 신뢰성 평가규격) 인증을 받았다. 조만간 메모리 반도체 2종이 추가로 AEC-Q100 인증을 받을 예정이다. 제주반도체 관계자는 “2021년 매출액 중 자동차 전장이 차지하는 비중은 20%에 달할 것”이라며 기대감을 드러냈다. 팹리스(Fabless)는 자체 공장 없이 반도체 설계 개발만을 전문으로 하는 반도체 R&D(연구·개발) 중심 회사를 말한다.

 

● 넥스트칩, 현대차 아반떼. 싼타페 등에 ISP 공급 돌입

 

넥스트칩은 최근 현대자동차에 영상을 지원하는 반도체를 공급하기 시작했다. 넥스트칩은 코스닥에 상장한 앤씨앤 자회사이다. 넥스트칩이 현대자동차에 공급 중인 반도체는 차량용 카메라에 들어가 주차선 표시와 자동 보정, 화면 구성 등 기능을 하는 ‘이미지 시그널 프로세서’ (ISP, Image Signal Processor) 제품이다. 넥스트칩은 2015년 관련 제품 개발에 착수했으며, 이후 3년 동안 자동차 전장 업체와 상용화를 위한 작업을 진행해 왔다. 이런 과정을 거쳐 넥스트칩 반도체 제품은 현재 ‘아반떼’, ‘싼타페’ 등 현대자동차가 생산하는 최신 자동차 모델에 적용된다. 아울러 향후 현대자동차가 생산할 추가 차종에도 적용될 예정이다. 자동차용 반도체 분야에 진출한 뒤, 자동차 전장 분야에서 실적을 낸 것은 이번이 처음이며, 해외 유수 반도체 업체들을 제치고 국내 중소기업이 완성차 분야에 진입했다는 데 의미가 있다.

 

● 국내 팹리스 업체들이 차량용 반도체 분야에서 주목받는다. 하지만 최근 전 세계적으로 공급 부족 현상을 보이는 ‘마이크로 컨트롤러 유닛’ (MCU) 등 차량용 핵심 반도체는 여전히 해외 업체들이 주도한다. 마이크로 컨트롤러 유닛은 엔진과 섀시 등 자동차 전장에 들어가 기능을 제어하는 반도체로 일본 르네사스와 독일 인피니언, 네덜란드 NXP반도체 등이 과점한다. 국내에서도 어보브 반도체와 코아리버 등 일부 업체들이 마이크로 컨트롤러 유닛 (MCU) 기술을 보유했지만, 현재까지 자동차가 아닌 가전 등에 적용하는 상황이다. 자동차용 반도체 수급난을 계기로 기술력 있는 국내 팹리스 업체들에도 관심을 가질 필요가 있다. 글로벌 차량용 반도체 시장은 2020년 380억 달러에서 오는 2026년 676억 달러로 6년 만에 시장이 2배 가까이 커질 것으로 보인다.

 

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