[고영화의 차이나반도체] <2> 중국 설계 기술 현주소 <上>

기사입력 : 2022년07월18일 10:43

최종수정 : 2022년08월03일 16:10

[편집자] 미국의 대중국 기술 제재 이후 중국의 반도체 굴기가 한층 맹렬하게 진행되고 있다. 의욕 만큼이나 실패도 연속되고 있지만 중국은 시행착오를 통해 한발짝 씩 기술 축적의 수준을 높여가고 있다. 중국이 반도체 전용 펀드를 앞세워 반도체 육성에 나선 것은 2014년이지만 미중 무역 마찰을 겪으면서 반도체 약진세가 한층 빠르게 추진되고 있다는 분석이다. 2보 전진 1보 후퇴의 공방이 계속되는 가운데 국내외 전문가들은 대륙의 실수 '샤오미' 처럼 반도체 분야에서도 어느 순간에 '대륙의 실수'가 터져 나올지 모른다고 입을 모은다. 중국 4차산업 혁명 기반 디지털 신기술에 정통한 고영화 연구원의 중국 반도체 이야기를 시리즈로 연재한다. 글 싣는 순서는 시시각각 변하는 중국 반도체 이슈에 따라 최신 내용으로 다소 조정될 수 있다.

글싣는 순서

1. 중국 반도체 굴기, 한국 따라잡나
2. 중국 반도체 설계 기술 현주소
3. 中 파운드리 점유율 확대와 한계
4. 후공정 분야 중국 반도체 세계 정상
5. 반도체 굴기 '보틀넥' 장비산업 공급망 회복은?
6. 무서운 잠재력 중국 반도체 소재
7. 이미지 센서 반도체 세계 3위
8. 세계를 리드하는 중국 AI반도체
9. 반도체 굴기 지탱하는 자동차 반도체 위용
10. 중국 휴대폰 반도체 놀라운 시장 규모
11. 다양한 응용 中 MCU 반도체 시장
12. 3세대 반도체 세계 1등의 꿈
13. 반도체 협력 한중 상생 방안

고영화 연구원

비메모리 반도체 시장은 메모리 반도체 시장 보다 대략 3배 정도 규모가 크다. 반도체 제품을 분류하는 방법은 여러 가지가 있다. 그중 한 가지는 메모리 반도체를 중심으로 메모리 반도체와 비메모리 반도체로 구별하는 방법이 있다.

하지만 반도체를 작동하는 원리에 따라 분류를 한다면 먼저 집접회로와 개별소자 등 2가지로 구분하고 전력관리, 신호처리, MPU(CPU/MCU), 메모리, 다이오드, 트랜지스터, LED, 센서 등 8가지로 구별할 수 있다.

메모리 반도체는 전체 반도체 시장의 27%만을 차지할 뿐이며, 시스템 반도체 시장 47%와 개별소재 시장 26%를 합치면 비메모리 시장이 전체의 73%를 차지해 메모리 보다 3배 정도 규모가 크다.

[베이징=뉴스핌] 최헌규 특파원 = 반도체 산업 계통. 2022.07.18 chk@newspim.com

◆ 반도체 설계(팹리스) 회사 1800개 이상 보유

한편 반도체 수요의 측면에서 보면 중국은 세계의 공장으로서 핸드폰 생산 70%이상, 노트북 80% 이상을 중국에서 생산하는 등 전세계 IT제품의 50~90%를 생산하면서 다양한 반도체의 수요가 발생하고 있다. 또한 전기자동차, 자율주행 자동차 분야가 성장하면서 추가로 반도체 수요가 증가하고 있다.

그래서 중국의 반도체 설계기업 숫자가 2009년 500개에서, 2019년 1800개로 급성장 했다. 이것은 향후 중국 반도체 발전의 큰 잠재력으로 작용할 것이고 우리나라의 약점을 보완해 줄 수 있는 분야라고 본다.

[베이징=뉴스핌] 최헌규 특파원 = 2009-2019년 중국 반도체 설계 기업 총 수량 (출처: 궈성증권(国盛证券), 2020.7). 2022.07.18 chk@newspim.com

◆ 중국 최대 반도체 설계 회사는 화웨이(HUAWEI)

그럼 중국에서 가장 큰 반도체 설계회사는 어떤 회사일까? 2020년 상반기 세계 반도체 기업 매출 순위를 보면 중국 하이스(海思, 하이실리콘, Hisilicon)가 처음으로 세계 10위에 진입했고 반도체 설계 회사로만 보면 세계 4위를 차지한다.

하이실리콘(HiSilicon, 비상장)은 화웨이가 핸드폰사업을 2003년 분사시키고 이듬해인 2004년 10월에 설립한 반도체 설계회사로서 화웨이의 100% 자회사이다.

설립 초기에는 중계기용 전용부품 반도체를 설계했지만, 2009년에는 'K3V2'라는 중국 첫 독자 3G AP(스마트폰 프로세서)를 처음 개발했고, 이어 2014년에는 4G AP 기린 920, 950 시리즈를 내놨고 2019년에는 5G AP '기린990'을 발표했다. 화웨이가 세계 스마트폰 판매 1위를 기록한 뒷 배경에는 자체 AP를 채용해서 가격 경쟁력을 갖춘 것이 큰 역할을 했다.

하이실리콘은 반도체 설계 팹리스를 지향하고 있었기 때문에 반도체 생산은 전량 대만의 TSMC에 외주를 줬고, 특히 990 시리즈는 7nm 공정으로 생산이 되어 있었다. 공교롭게도 2020년 상반기 하이실리콘이 세계10대 반도체회사로 진입한 직후인 2020년 8월, 미국은 화웨이 및 모든 계열사에 대한 수출 제한 조치를 취했다.

미국의 이 규제 조치로 인해 하이실리콘의 파운드리 서비스를 담당하던 TSMC가 화웨이의 반도체 생산을 포기하게 되고, 중국 본토 내에는 14nm 이하의 반도체 시설이 없기 때문에, 화웨이는 이후 자체 개발한 기린990 시리즈를 더 이상 생산할 수 없게 됐다.

[베이징=뉴스핌] 최헌규 특파원 = 2020년 상반기 글로벌 반도체 기업 매출 순위 (단위: 백만달러) (출처: IC Insights, 2020.8). 2022.07.18 chk@newspim.com

◆ 웨이얼반도체(Will Semi) 세계 톱10 반도체 설계 그룹 진입

올해 트렌드포스(TrendForce)가 발표한 '2022년 1분기 세계 10대 반도체 설계 기업 매출 순위' 를 보면, 가장 주목할 부분은 바로 '뉴 톱10'의 멤버인 '웨이얼반도체'다.

엔비디아(NVIDIA)가 FPGA 세계 1위 자일링스(Xilinx)를 인수하고, 르네사스(Renesas)가 파워반도체 강자 다이알로그(Dialog)를 인수하면서, 10위권의 2개 회사가 줄어들게 되어, 웨이얼반도체가 처음으로 10위권에 진입하게 되었다.

'웨이얼반도체'(韦尔股份, Will Semi, 603501.SH)는 상하이증시 상장사로 상하이에 본사를 두고 있으며, CMOS 이미지 센서(CIS) 분야 세계 3위(점유율 12%)기업이다. 디스플레이 구동 칩(DDI) 및 아날로그 칩도 설계 하고 있다. 휴대전화 시장의 축소 영향으로 판매수입이 연간 9% 감소했지만 그래도 여전히 7억4000만 달러의 매출을 기록, 세계 반도체 설계 기업 세계 9위를 기록하고 있다.

[베이징=뉴스핌] 최헌규 특파원 = 2022년 1분기 세계 10대 반도체 설계 기업 매출 순위(단위: 백만달러) (출처: 트렌트포스, 2022.6). 2022.07.18 chk@newspim.com

◆ 가트너 그룹이 발표한 중국 반도체 설계 '톱25' 기업

2022년 가트너(Gartner)가 발표한 2021년 매출 기준으로 중국의 반도체 설계 기업 TOP25를 보면, 상위 10개 기업은 매출이 모두 10억 달러 안팎이고, 제 25위 기업 매출은 5억 달러 정도이다.

그럼 이들 TOP25 기업을 중심으로 향후 성장 가능성이 많은 기업들을 포함해 CPU 프로세서와 스마트폰 AP 등 분야별로 중국 반도체 설계 기업 현황을 살펴 보겠다.

[베이징=뉴스핌] 최헌규 특파원 = 중국 반도체 설계 기업 톱25 (출처: 카트너(Gartner), 2022.5). 2022.07.18 chk@newspim.com

◆ 서버용 CPU 프로세서

2018년에 발표된 500대 수퍼컴 순위에서 중국은 무려 206대의 수퍼컴을 리스트에 올렸다. 공식 발표를 하고 있지는 않지만 2022년에도 세계 1, 2위 수퍼컴은 중국 오션라이트(OceanLight, 칭다오 슈퍼컴센터)와 텐허3(Tianhe-3, 텐진 슈퍼컴센터)인 것으로 비공식적으로 알려져 있다.

또한 중국은 세계 클라우드 시장 3위(알리바바, 점유율 9.5%), 5위(화웨이, 점유율 4.6%)를 차지하고 있어 중국의 서버용 CPU 수요는 무궁무진한 편이다.

화웨이는 2019년 1월 중국 최초의 차체 서버 CPU 쿤펑(鲲鹏, KunPeng) 64코어(core) 2.6GHz를 발표했다. 7나노 공정으로 생산되는데, 지금은 미국의 제재로 생산이 중지되었다.

알리바바는 2021년 11월 자회사 핑터우거(平头哥)를 통해 개발한 이텐( Yitian, 倚天) 710 CPU를 발표했는데, 암(Arm) v9 기반 128코어(Core) 3.2GHz, PCIe Gen5.0 및 DDR5 메모리를 지원하며 2022년 9월 실제 고객에게 제공된다.

하이광정보(海光信息, HYGON, 2022.6 과창판 상장심사 통과)는 2016년 미국 AMD로부터 x86 기반 CPU 핵심기술을 라이선스 받아 중저가 서버용 CPU를 이미 상용 생산하고 있다.

[베이징=뉴스핌] 최헌규 특파원 = 하이광정보 C86 서버용 CPU (출처: 하이광정보 홈페이지, 2022.7). 2022.07.18 chk@newspim.com

◆ 스마트폰 AP 및 SoC

쯔광잔루이(紫光展锐, UniSoC, 비상장)는 지난해 7월 파산한 칭화유니그룹(Uni Group)의 자회사로서 중국 국산 스마트폰 SoC(시스템 온 칩, AP와 모뎀을 융합한 칩)를 공급하는데 아직 시장 점유율은 낮지만 빠르게 성장하고 있다.

쯔광궈웨이(紫光国微, Guoxin Micro, 002049.SZ) 또한 칭화유니의 자회사로서 스마트 안전칩(SIM 카드 칩)을 전문적으로 개발하며 금융 IC 카드 칩, 차세대 교통 카드 칩, 그리고 신분증 리더, POS 기계 SE 칩 시장에서 중국 점유율 선두를 차지하고 있다.

에스윈(奕斯伟科技， ESWIN, 비상장)은 징동팡(京东方, BOE, 000725.SZ)의 창업자 왕둥성(王东升) 회장이 2019년에 설립한 디스플레이 구동칩(DDI) 전문기업이다. 2020년 전 삼성전자 중국 장원기 사장을 영입하려다가 한국의 국내 여론이 나빠지면서 일이 수포로 돌아간 사례가 있다.

◆ MCU 다양한 응용, 자동차 MCU 발전 가능성 높아

MCU 시장을 보면 NXP, Microchip, Renesas, ST, Infineon 등 세계 5대 기업이 전세계 시장의 82.1%를 독점하고 있으며 중국을 포함해서 나머지 전세계의 수많은 MCU 기업들이 나머지 17.9% 시장을 아주 조금씩 나눠 가지고 있는 상황이지만 중국에는 50개가 넘는 기업들이 치열하게 경쟁을 하고 있다.

기가디바이스(兆易创新, GigaDevice, 603986.SH)는 MCU 분야 중국 1위이며 NOR Flash 메모리 분야 세계 1위 기업으로서 중국의 유일한 DRAM 공장인 창신메모리(长鑫存储, CXMT)의 설계를 도와 줄 만큼 중국에서 가장 기술력 있는 반도체 설계기업 중에 하나이다.

선전 증시 상장사 인제닉반도체(北京君正, Ingenic, 300223.SZ)는 프린터 용 및 가정 용 MCU를 비롯하여, 지능형 비디오 칩, 메모리 칩, 아날로그, 커넥티드 칩(IoT MCU) 등을 공급한다.

또한 자동차용 MCU 분야에는 BYD반도체(比亚迪半导体, BYD Micro, 비상장)와 제파과기(杰发科技, AutoChips, 비상장) 등이 있다.

<필자 약력>

베이징대학 한반도연구소 연구원
중국 한국창업원 원장
SV인베스트먼트 고문
전 산업은행 베이징지점 고문
서울대 조선해양공학 학사/석사

[베이징=뉴스핌] 최헌규 특파원 chk@newspim.com

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