대만 TSMC가 일본 파운드리(반도체 위탁생산)투자를 통해 아날로그반도체의 새 전략을 시도할 것으로 전망된다.

글로벌 파운드리시장에서 삼성전자가 TSMC를 따라잡고자 힘쓰고 있지만 점유율 격차는 3배에 이른다. TSMC가 새로운 아날로그반도체 사업전략으로 시장 변화에 성공적으로 대응할 수 있다면 삼성전자는 추격이 더욱 힘들어질 수도 있다.
 
18일 반도체업계에 따르면 TSMC가 일본 정부의 요청을 받아 구마모토현에 28나노미터와 16나노미터 공정을 도입해 파운드리공장을 짓는 방안을 검토하고 있다.

TSMC의 주력사업은 중앙처리장치(CPU)나 모바일 애플리케이션 프로세서(AP) 등이며 여기에는 10나노 미만의 초미세공정이 요구된다.

28나노와 16나노는 아날로그반도체 생산에 활용되는 공정이다.

아날로그반도체는 빛이나 소리, 전기 등 자연계에 존재하는 아날로그 신호들을 디지털 신호로 변환하는 반도체를 말한다. 차량용 반도체나 전력관리반도체, 이미지센서 등이 대표적이다.

최근 차량용 반도체를 포함한 아날로그반도체의 공급부족현상이 부각되고 있어 TSMC가 일본 투자로 이에 대응하려는 것으로 풀이된다.

현지매체 닛케이아시아는 “TSMC가 일본에서 12인치 웨이퍼를 활용해 아날로그반도체를 생산할 것으로 예상된다”며 “일본에서 늘어나는 차량용 반도체 수요를 충족하는 데 도움이 될 것이다”고 보도했다.

특이한 것은 TSMC가 일본 파운드리공장에서 기존에 주로 쓰이던 8인치 웨이퍼가 아닌 12인치 웨이퍼를 활용해 아날로그반도체를 생산할 것으로 예상되는 점이다.

12인치 웨이퍼는 8인치 웨이퍼보다 면적이 넓어 소품종 대량생산에 유리하다. 이와 달리 8인치 웨이퍼는 다품종 소량생산에 특화돼 있다.

아날로그 반도체는 CPU나 AP와 비교해 종류가 훨씬 많고 용도에 따라 성능도 천차만별이다. 12인치 웨이퍼를 활용해 생산하면 오히려 수익성이 훼손될 수도 있어 파운드리회사들은 그동안 주로 8인치 웨이퍼로 아날로그 반도체를 생산해 왔다.

삼성전자처럼 반도체 위탁생산만이 아니라 설계도 함께 하는 소수의 종합반도체회사(IDM)들이 12인치 웨이퍼로 아날로그반도체를 생산하기도 하지만 일반적 방식은 아니다. 삼성전자도 이미지센서 물량의 일부를 12인치 웨이퍼로 자체생산하는 수준에 그친다.

TSMC는 순수 파운드리회사다. 때문에 반도체업계에서도 TSMC의 일본 파운드리 투자계획을 주목하고 있다.

반도체업계 한 관계자는 “차량용 반도체를 예로 들면 자동차의 전장(전자장비)화가 가속화하면서 과거보다 완성차 1대에 더 많은 차량용 반도체가 필요해지고 있다”며 “TSMC는 이런 시장 변화의 양상을 고려해 12인치 웨이퍼로 아날로그반도체를 만드는 방식을 본격화하려는 준비를 하는 것으로 보인다”고 말했다.

아날로그반도체가 쓰이는 전자기기들이 갈수록 고도화하면서 앞으로는 아날로그반도체도 대량생산이 요구될 수 있다는 뜻이다.

TSMC가 아날로그반도체를 늘리려는 시도를 일본에서 하는 것을 두고 현지 후공정회사들과 협력을 강화하려는 것이라고 보는 시선도 있다.

일본은 12인치 웨이퍼 기반의 반도체시장에서 큰 영향력이 없으나 8인치 웨이퍼 기반의 반도체시장에서는 이미지센서 글로벌 점유율 1위의 소니와 차량용반도체 글로벌 점유율 3위의 르네사스가 있다.

때문에 일본 이비덴과 시바우라 등 반도체 후공정회사들은 아날로그반도체의 후공정분야에서 세계적으로 경쟁력을 인정받고 있다.

앞서 2월 TSMC는 일본의 반도체 연구단지가 위치한 이바라키현에 반도체 후공정(OSAT) 연구개발센터를 설립하는 데 370억 엔(3800억 원가량)을 투자하겠다는 계획을 내놨다.

지난해에는 일본에 1조5천억 엔(16조 원가량)을 들여 반도체 패키징공장을 세우겠다는 계획도 밝혔다.

반도체 패키징이나 절단(커팅), 검사 등 후공정은 파운드리 전문회사가 직접 하기보다 외부업체에 위탁하는 것이 일반적이다.

삼성전자나 TSMC 등 상위 파운드리회사는 패키징의 경우 일정 부분 자체적으로 진행하기도 한다. 다만 TSMC에게 일본 패키징공장은 해외에 짓는 첫 후공정설비라는 점에서 눈길을 끈다.

TSMC는 일본에서 설계를 제외한 반도체 생산의 전 과정을 아우르는 방식으로 아날로그반도체 투자를 준비하고 있다.
 
TSMC가 일본 사업모델의 노하우를 쌓은 뒤 이를 아날로그반도체 생산에서 전반적으로 확대할 수 있다면 삼성전자가 파운드리 사업에서 TSMC를 추격하기는 더욱 힘들어질 수도 있을 것으로 예상된다.

시장 조사기관 트렌드포스에 따르면 2021년 1분기 말 기준으로 TSMC는 글로벌 파운드리시장 점유율이 55%로, 삼성전자는 17%로 집계됐다. 지난해 말 TSMC 54%, 삼성전자 18%에서 격차가 더 벌어졌다.

그동안 TSMC와 삼성전자 두 회사는 수익성이 CPU나 AP보다 떨어진다는 이유로 아날로그반도체 생산에 그다지 공격적으로 나서지 않았다. 그러나 앞으로는 상황이 달라질 수도 있다.

시장 조사기관 IC인사이트는 아날로그반도체시장 규모가 올해 4523억 달러(512조 원가량)에서 2027년 8032억 달러(910조 원가량)까지 커질 것으로 내다봤다.

아날로그반도체는 올해 평균 판매가격(ASP)이 4% 비싸질 것으로도 IC인사이트는 내다봤다. 2004년 뒤 17년 만의 가격 상승이 예상된다.

TSMC는 일본에서부터 아날로그반도체를 향해 움직이기 시작했다. 반면 삼성전자는 아직 계획을 내놓지 않고 있다. [비즈니스포스트 강용규 기자]