반도체 생태계 유독 취약한 韓…"인재육성·산학협력 서둘러야"

[이데일리 조민정 기자] 최근 반도체 하면 빼놓을 수 없는 나라가 대만이다. 한국과 대만 모두 대기업 위주로 반도체 산업이 성장했다는 점은 비슷하다. 다만 대만은 파운드리(반도체 위탁생산) 세계 1위 TSMC를 중심으로 전공정부터 후공정까지 관련 기업들이 골고루 성장했다는 점은 한국과 다르다. 한국 역시 반도체 생태계 조성에 힘써야 한다는 목소리가 나오는 이유다.

(그래픽=이미나 기자)

◇ 전·후공정 취약한 韓…AI로 패키징 중요성↑

한국은 세계 최고의 메모리 반도체 강국이다. 그러나 전공정과 후공정은 매우 취약하다. 전공정부터 후공정까지 삼성전자(005930)와 SK하이닉스(000660) 같은 종합반도체기업(IDM)이 모두 도맡고 있어 후방 산업들과 연계가 미약한 탓이다. IDM은 반도체 설계부터 생산, 후공정, 판매까지 모든 과정을 직접 운영하는 기업이다.

반도체 칩을 설계하고 웨이퍼에 회로를 새기는 단계를 전공정(설계·생산)이라고 한다. 칩리스(반도체 IP), 팹리스, 디자인하우스 기업이 이를 담당한다. 이후 웨이퍼의 칩을 잘라 전자기기에 탑재할 수 있도록 포장하고 품질을 테스트하는 과정이 후공정(패키징·테스트)이다. OSAT(후공정 외주생산) 기업이 대표적이다. 파운드리는 전공정과 후공정을 아우른다.

인공지능(AI) 영향으로 반도체 기술 난이도가 점차 높아지면서 전공정, 후공정 등 반도체 제조의 모든 과정이 중요해지고 있다. 특히 후공정인 패키징 기술은 반도체 집적도의 한계를 돌파하기 위한 중요한 단계로 각광 받고 있다. 고용량, 고대역폭 성능을 충족하기 위해선 반도체를 쌓아 올려야 하는데, 패키징 기술이 발열 등의 문제를 해결하기 위한 ‘열쇠’여서다.

(사진=KDI)

◇ 韓 팹리스 점유율 1%…인재 육성·R&D 시급

한국은 전공정, 후공정 시장에서 뒤처져 있다. 시장조사업체 테크서치에 따르면 지난해 한국의 OSAT 시장 점유율은 4.3%로 나타났다. 2021년 6%와 비교해 오히려 1.7%포인트 하락했다. 대만의 경우 지난해 46.2%를 기록했다. 한국보다 약 10배 이상 높다. 한국의 팹리스 경쟁력은 더 저조하다. IC 인사이츠에 따르면 2022년 한국의 팹리스 점유율은 1%에 불과했다. 미국 68%, 대만 21%, 중국 9%과 비교해 턱없이 적다.

이같은 차이는 메모리에 집중한 한국과 달리 대만은 반도체 생태계 전체를 함께 키우는 식으로 성장했기 때문이다. TSMC가 파운드리에 주력하고 나머지 전공정, 후공정은 대만의 다른 기업들이 도맡아 생태계를 이룬 것이다.

가령 대만 디자인하우스 패러데이가 팹리스에서 만든 설계 도면을 파운드리용으로 다시 디자인하면 TSMC가 이를 생산하고, OSAT 기업 ASE가 테스트하는 식이다. 실제 세계 1위 패키징·테스트 전문기업 ASE는 TSMC와 협업 관계에 있다. TSMC가 외주하는 형태로 후공정을 담당하기도 한다.

(사진=조민정 기자)

한국이 이처럼 반도체 생태계 전반을 구축하기 위해선 인재 개발에도 주력해야 한다는 지적이 나온다. 세계적인 연구 결과들이 기업들에 전파돼 제품 수준이 높아지는 산학협력 선순환이 필요하다는 것이다.

이강욱 SK하이닉스 패키지개발담당 부사장은 최근 반도체대전 기조강연에서 “첨단 패키징을 키워야 하는데 학계에서 가르치는 게 거의 없었다”며 “그러다 보니 적절한 인재들이 공급되지 않았고 국가적인 연구개발(R&D)이 취약해 결국 생태계가 약해졌다”고 설명했다. 이어 “인재 육성과 더불어 연구개발(R&D)을 통한 생태계 강화를 통해 기술력을 키우면 앞으로 한국은 메모리뿐만 아니라 여러 가지를 다 아우를 수 있는 종합 반도체 강국으로 성장하지 않을까 생각한다”고 덧붙였다.