추가적 반도체 공급원이 등장하고 있지만 시간이 걸릴 듯!

전자 부품 업계에서는 반도체 산업 공급망의 취약성으로 인한 비용이 특히 뚜렷이 증가하고 있습니다. 따라서 반도체 생산업체에서는 수요 급증과 함께 생산 및 운송을 방해하는 예상치 못한 일련의 사건으로 인해 발생하는 문제를 해결하느라 고군분투하고 있는 모습을 그냥 두고 보기 어렵습니다. 게다가 OEM은 불안감에 칩을 쟁여두고 있습니다. 가장 분명해진 사실은, 반도체가 오늘날 세계 경제의 건전성에 매우 중요하다는 것입니다. 따라서 반도체 부족 현상을 무시해서는 안 됩니다.

반도체 업계 현황

현재, 중간급 칩이 눈에 띄게 부족하여 전자 부품 업계가 어려움을 겪고 있으며, 가까운 미래에도 이러한 부족 현상이 해결될 기미가 보이지 않습니다. 이렇게 생각하는 것은 저뿐만이 아닙니다. J.P. Morgan 분석가 Harlan Sur도 고객에게 보낸 메시지에서 "반도체 회사들이 현 수요보다 10% ~ 30% 낮은 수량을 공급하고 있는 것으로 보인다. 공급이 수요를 따라잡으려면 최소한 3분기~4분기 이상 소요되고, 거기에 고객/유통 채널 인벤토리가 정상적인 수준으로 회복되려면 1분기~2분기가 추가적으로 소요될 것이다"라고 밝혔습니다.¹

제가 검토한 여러 보고서와 전자 부품 업계에서 수십 년간 쌓은 경험에 따르면, 칩 제작업체가 마진이 높은 첨단 칩에 중점을 두어 더 널리 사용되고 덜 복잡한 칩의 부족 현상을 초래하는 것으로 생각됩니다. 한편 소비자 수요가 변화하면서 중저급 제품에 대한 수요가 공급을 앞지르게 되었습니다. 반도체 제조업체는 생산을 재분배하고 수용량을 늘리기 위해 서두르고 있지만, 이렇게 하는 데에는 여러 해가 걸릴 수 있습니다.

또한 다양한 출처로부터 얻은 정보에 따르면, 팬데믹으로 인한 명백한 변화와 함께 수요가 급증하고 있습니다. SIA 회장이자 CEO인 John Neuffer는 “올해 처음 2개월간 세계적인 반도체 판매량이 2020년 초반 팬데믹이 세계 곳곳으로 확산되기 시작한 시기의 판매량을 앞질렀다. 중국 시장으로의 판매량이 전년 대비 가장 큰 성장을 보였는데, 가장 큰 이유는 작년 초 중국에서의 판매량이 크게 감소했기 때문이다”라고 밝혔습니다.

수치를 살펴보면, 세계적인 반도체 업계 판매량은 2021년 2월 396억 달러로, 2020년 2월 총 345억 달러에서 14.7% 증가했지만 2021년 1월 총 400억 달러에서 1.0% 감소했습니다. 월간 판매량은 세계반도체무역통계기구(World Semiconductor Trade Statistics, WSTS)에서 취합하며, 3개월 동안의 이동평균을 보여줍니다.

그림 1: 세계적인 반도체 업계 판매량은 2021년 2월 396억 달러로, 2020년 2월 총 345억 달러에서 14.7% 증가했지만 2021년 1월 총 400억 달러에서 1.0% 감소했습니다. 월별 판매량은 3개월 동안의 이동평균입니다. (이미지 출처: WSTS)

한편 반도체 제조 생산량은 중국과 동아시아에 집중되어 있습니다. 이 지역이 정치적 불안부터 자연재해까지 다양한 위험에 노출되어 있다는 것은 누구나 알고 있습니다. 반도체 산업 협회(Semiconductor Industry Association, SIA)에 따르면, 현재 반도체 제조 생산량의 약 75%뿐 아니라 핵심 자재 공급업체까지 이 지역에 위치해 있습니다.² 10nm 이하 논리 반도체 생산량 전체가 대만(92%)과 한국(8%)에 위치하고 있습니다.

우리는 경험을 통해 한정된 공급(특정 제조업체로 한정되었든, 특정 지역으로 한정되었든)에는 위험이 내재되어 있음을 잘 알고 있습니다. 2011년 일본에 지진이 일어나자 DRAM 가격이 올랐던 일이 있습니다. 이는 한 예시에 불과합니다. 오늘날 반도체 업계 현황은 위태롭습니다. SIA에서는 “가치 사슬 전체에 걸쳐 한 지역의 세계 시장 점유율이 65%가 넘는 지점이 50곳을 넘는다. 가치 사슬 내 이러한 단일 지점 일부는 자연재해, 인프라 운영 중단 또는 지정학적 갈등이 발생할 위험이 있어 필수적인 칩의 공급에 심각한 문제가 발생할 수 있다”고 덧붙였습니다. 문제는 이러한 문제가 최신형 TV 또는 세탁기 배송 또는 수령을 넘어선다는 점입니다.

더 큰 영향

세계적인 팬데믹으로 인해 이미 경제가 크게 위축된 상황에서 칩 부족으로 인해 더욱 포괄적인 경제 혼란이 발생할 수 있습니다. 세계은행에서 최근 발표한 Global Outlook for 2020 and 2021(2020/2021년 세계 전망)에 따르면, 2020년 모든 국가의 국내 총생산(GDP)이 감소했습니다.³

그림 2: 1인당 GDP가 감소하고 있는 국가의 수가 올해 1970년 이래로 최고 수치에 이를 것이다. (이미지 출처: World Bank Global Outlook for 2021)

공교롭게도, 혁신적인 기술의 새로운 물결을 지원하는 데 있어 반도체의 발전이 그 어느 때보다도 더 필수적인 시기에 이러한 부족 현상이 발생하고 있습니다. 이러한 기술에는 다양한 스마트 연결 장치에 대규모로 배포되는 인공 지능(AI), 5G, 자율 주행 및 전기 자동차, 사물 인터넷(IoT) 솔루션이 포함됩니다. 가장 필요한 시기의 부족 현상은 이중 타격입니다.

부품 부족으로 인해 일부 산업의 팬데믹 이후 회복 속도가 저하되어 수요 충족이 불가능하게 되고, 이로 인해 정부가 향후 수개월간 예상되었던 소비 증가로 인한 이득을 볼 수 없게 되자 이제라도 정부가 우려하는 것이 그나마 다행입니다. 예를 들어 General Motors에서는 반도체 부족으로 인해 공장 가동을 중단한다고 발표했습니다. 한편 여러 경제학자는 칩 생산 비용이 증가하여 경제 전반의 가격 상승으로 인플레이션이 발생할 것을 우려하고 있습니다. 하지만 발 빠른 대처 없이 우려만 해봤자 소용이 없습니다. 지금까지 아무런 대처가 없었습니다.

미국과 유럽연합, 기술 독립 추구

반도체 제조업체가 현재 자리하고 있는 국가는 업계에 인센티브와 기타 정부 지원을 제공하고 있습니다. 더 낮은 임금, 더 많은 세금 혜택, 기타 인센티브, 시장 접근성을 확보하기 위해 제조가 전 세계를 옮겨 다니는 모습을 수십 년에 걸쳐 지켜보았습니다.

미국(US)과 유럽연합(EU)이 현재 생산량에 대한 우려를 해결하기 위해 생산량을 자국으로 끌어들일 방안을 마련하고 있다는 사실은 고무적입니다. 미국과 유럽연합 모두, 특히 첨단 기술에 대한 독립성을 확보하기 위한 과감한 계획을 발표했습니다.

미국에서는 1월 1일 제정된 2021 회계연도 국방수권법(FY2021 National Defense Authorization Act, NDAA)을 통해, 미국 반도체 산업에 수십만 달러의 연방 지원을 제공할 것을 약속했습니다. 가장 주목할 만한 것은 세금 혜택과 새로운 국내 제조시설 건설에 대한 보조금입니다. 의회에서는 12월 이에 관련한 Creating Helpful Incentives for Producing Semiconductors(CHIPS) for America Act를 제정했습니다. 이것에 주목할 만한 이유는, 현재 반도체의 고작 12.5%가 미국에서 생산되고 있기 때문입니다.⁴ 앞서 언급한 다른 지역의 대규모 보조금과 세금 혜택으로 인한 결과입니다.

최근에는 바이든 대통령이 반도체 공급망 강화 방안을 포함한 인프라 계획을 발표했습니다. 이 계획에 포함된 사항은 다음과 같습니다.

• 반도체 연구 및 제조에 500억 달러 지원
• 상무부에 미국 공업 생산량 전담 부서 조직 및 주요 제품 생산 지원에 500억 달러 지원
• National Science Foundation(국립과학재단)에서 반도체를 비롯한 주요 분야에 중점을 두는 기술 부서 조직에 500억 달러 지원

이러한 움직임은 미국의 진전에 도움이 되겠지만, 경험상 아주 오랜 시간이 걸릴 것입니다. 한편 2020년 5월, TSMC에서는 애리조나에 첨단 제조시설을 새로 건설할 계획이라고 발표했지만, 아무리 빨라도 2024년까지 착수되지 않을 것입니다. 이 시설에서는 TSMC 자체 5nm 공정을 사용할 것이며 월별 웨이퍼 최대 2만 개 생산을 약속하고 있습니다. TSMC에서는 건설 비용으로 120억 달러를 예상하고 있어, 미국에 건설된 가장 비싼 제조시설이 될 것으로 보입니다.

유럽연합에서는 지난 3월, 향후 수년에 걸쳐 디지털 부문에 코로나바이러스 복구 자금으로 1,660억 달러를 투자하는 방안을 포함한 디지털 컴퍼스(Digital Compass) 계획을 발표했습니다. 이 계획에 따라, 유럽연합은 2030년까지 전 세계에서 사용되는 첨단 반도체(5nm 이하)의 20% 이상을 생산하는 것을 목표로 하고 있습니다.

결론

반도체 칩은 세계적인 디지털 경제에 매우 중요하며, 반도체의 공급원이 분산되어야 한다는 사실은 명백합니다. 하지만 생산을 전환하려면 교육부터 이민까지 모든 것을 대규모로 업그레이드해야 하기 때문에 절대 간단한 일이 아닙니다. 반도체 산업의 국제적, 국내 성장, 그리고 필요한 칩의 생산뿐 아니라 안전한 배송 방안에 대해 전체적인 관점에서 생각해야 합니다.

반도체 제조를 단일 공급원 또는 지역에만 의존한 결과에 따른 칩 보안 및 공급 위기에 관련한 위험성을 완화하기 위해서는 엄청난 노력이 필요합니다. 설계자는 당연히 가급적 여러 부품 공급원을 선호하고, 우리는 세계적인 차원에서 설계자를 도와야 합니다. 공급과 수요에 불어닥친 폭풍에서 살아남으려면, 모두를 위해 새로운 방향으로 틀고 전진하는 긍정적인 힘을 모아야 할 것입니다.

참고 자료:

1 – https://www.marketwatch.com/story/worldwide-chip-shortage-expected-to-last-into-next-year-and-thats-good-news-for-semiconductor-stocks-11614020156

2 – https://www.semiconductors.org/sia-urges-u-s-government-action-to-strengthen-americas-semiconductor-supply-chain/

3 – https://openknowledge.worldbank.org/bitstream/handle/10986/33748/211553-Ch01.pdf

4 – https://www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2020/06/2020-SIA-State-of-the-Industry-Report.pdf