"중국 반도체, 설계 제외하곤 미국에 크게 뒤져"  <중국 공청원> 

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소재, 설비, 설계 분야 미국에 큰 격차

반도체 영업 선순환 고리 만들어야

 2019.06.16

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13일 인민일보 해외판 SNS 샤커다오(俠客島)는 니광난(倪光南)중국 공청원(工程院) 원사의 발언을 인용해 ‘중국이 반도체 설계 분야에서 세계적인 수준에 도달해 있다’면서도 ‘이를 제외한 소재, 설계 프로그램, 설비 분야에서 미국을 비롯한 선진국에 크게 뒤처져 있다’고 전했다. 중국공청원은 중국 정부 산하 연구기관이다. 주요 내용을 요약해 소개한다.

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니광난 중국 공청원 원사 [사진=샤커다오 캡처]

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'ZTE· 화웨이 사태' 중국 사회에 경종 

작년 ‘ZTE 사태’와 이번 ‘화웨이 사태’는 중국인들에게 반도체에 대한 새로운 인식을 가져오는 계기가 됐다. ZTE는 지난해 4월 16일 이란 제재 위반 혐의로 미국 기업과 7년간 거래 금지 조치를 받았다. 당시 인텔과 퀄컴 등에서 스마트폰 제조 부품의 상당 부분을 공급받던 ZTE는 벌금과 경영진 교체를 조건으로 제재를 풀었다. 

지난달 16일 미 상무부는 화웨이와 68개 계열사를 거래 제한 명단에 올려, 미국 기업이 이들에 수출을 금지토록 했다. 해당 발표가 난 지 얼마 지나지 않아 구글을 비롯한 인텔 ARM 등 미국 IT 기업들이 화웨이와 거래를 중단하겠다고 발표한 바 있다.

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이전까지 중국인들은 반도체가 단순한 전자 부품으로 시장에서 돈을 주고 사 오면 되는 것쯤으로 여겼다. 하지만 반도체 기술은 현대 정보기술의 정점에 위치하는 산업이자 국가 경쟁력과 정보 안전과 직결된 것이라는 것을 알아야 한다.

중국의 두 통신 대기업에 일어난 거래 중단 사태를 통해 중국인들은 중국의 반도체 산업의 발전 현황과 글로벌 반도체 산업에 관해 관심을 가지기 시작했다. 중국 사회에 ‘경종을 울렸다’는 측면에서 의미가 있다고 할 수 있다

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중국 반도체 산업, '설계는 세계 정상급, 제조 분야 미국에 크게 뒤져'

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중국은 반도체 설계 측면에서 세계 최고 수준의 경쟁력을 가지고 있다. 중국은 미국에 이어 세계에서 두 번째로 많은 반도체 설계 회사를 가지고 있다. 또한 이들의 설계 능력 또한 세계 정상급이다. 5년 연속 세계 최고의 슈퍼컴퓨터 지위를 지키고 있는 선웨이·타이후쯔광(神威·太湖之光)에 들어가는 CPU(중앙처리장치) 칩 또한 중국회사가 설계한 것이다.

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이를 제외하면 중국의 반도체 산업은 미국보다 한참 뒤떨어진다. 단적인 예가 반도체 설계 프로그램이다. 반도체를 설계하기 위해서는 전자설계 자동화(EDA) 소프트웨어를 사용해야 한다. 반도체 논리편집, 간략화, 종합, 최적화, 배치 및 시뮬레이션 시행 등을 통해 반도체 설계를 최종 완성하게 된다. 그러나, 이러한 기능을 제공하는 소프트웨어는 3곳이 있는데 모두 미국회사다.

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반도체 제조영역은 공정과 설비 분야로 나뉘는데 양쪽 다 중국은 뒤처져 있다. 반도체 칩 생산은 전통 제조업처럼 보일지 모르지만 실제로는 정밀도와 복잡도 면에서 큰 차이가 있다. 구체적으로는 정밀 프린팅 기술인 포토에칭, 이온 주입, 광택, 산화 작업등 매우 정밀하고 고도의 기술력을 필요로 한다.

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복잡한 공정을 수행하기 위해서는 200여 종의 핵심 설비가 필요하다. 반도체 회로 패턴이 그려진 포토마크스와 반도체 원형인 웨이퍼의 위치를 정렬해 주는 마스크 얼라이너, 인쇄 장비인 에칭머신, 세척기, 정밀커팅설비, 선별기 등 모든 공정에 들어가는 장비마다 높은 수준의 기술력을 필요로 하고 제작 난이도 또한 높다.

현재 반도체 제조 분야에서 시장 지배적인 지위를 누리는 나라는 미국과 일본이며, 중국은 반도체 제조설비의 80%를 외국에서 수입하고 있다.

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설비를 갖췄다고 해서 바로 반도체 생산에 나설 수 있는 것은 아니다. 생산라인을 설치하고 경영계획을 세워야 한다. 공장을 세우고 장비를 설치하는데 대략 2~3년의 시간이 걸리는데 이는 반도체 생산계획 수립에 있어 시장의 수요를 판단해야 한다는 뜻이다.

반도체 생산 기술은 끊임없이 신기술이 등장하며 업그레이드된다. 이전에 설치한 생산라인이 본격적인 양산에 들어갔을 때 시장수요가 어떨지 알 수 없다. 만약 새로 도입한 생산라인이 수율을 맞추지 못하게 된다면 이는 커다란 손실이 될 것이다.

한편, 반도체 제작에 들어가는 소재 또한 수입에 의존하고 있다. 중국 반도체 산업 규모 또한 매우 작은 편이고 기술 수준 또한 낮은 편이다. 중국의 반도체 소재 판매 규모는 세계 시장에 5%에도 미치지 못한다.

미국보다 늦게 시작한 중국의 반도체 산업

반도체 산업의 선진국인 미국은 1947년 벨 연구소에서 트랜지스터 발명에 성공하면서 발걸음을 뗐다. 이에 반해 중국은 1956년에 들어서야 세계 반도체 시장에 모습을 드러냈다. 컴퓨터 산업 태동기에는 부품들이 진공관과 트랜지스터라는 비교적 간단한 구조로 인해 중국이 흐름을 따라잡는 데 어려움이 없었다.

시대가 바뀌면서 회로 집적도가 크게 상승하면서 중국은 경쟁에서 점점 뒤처졌다. 공교롭게도 이 시점에 세계 반도체 기술이 비약적으로 발전했다. 현재 중국에 화웨이 하이스(華為海思)와 중신궈지(中芯國際)등 반도체 설계 및 제조 회사들이 있지만 중국 반도체 산업 전반을 살펴봤을 때 반도체 산업이 미국 등 선진국을 따라잡기에 10~20년은 필요하다.

중국은 그동안 이 격차를 손쉬운 방법으로 메꾸려 했다. 빌리는 만드는 것보다 사는 게 낫고, 사는 것보다 빌리는 게 낫다고 여겼다. 하지만 이번 사태를 통해 분명히 알게 된 것은 ‘핵심 기술은 돈으로 살 수 없다는 것’이었다. 중국 반도체 산업의 ‘격차’는 결국 중국 스스로 혁신과 발전을 이뤄야 한다는 사실이다. 한걸음씩 따라 잡아야 한다.

반도체 산업의 빠른 성장 위해 정부 역할 절실

반도체 산업 내부에 존재하는 구조적 문제와 외부 봉쇄에 맞서 중국 반도체 기술과 산업은 어떻게 해야 할까.

공급사슬의 안전 면에서 살펴봤을 때 어느 고리 하나가 끊어지면 전체가 위협을 받게 된다. 이때에는 모든 역량을 투입해 끊어진 부분을 복구하기 위한 핵심기술 개발에 나서야 한다. 

중국은 반도체 산업의 핵심기술이 특정 시점을 기준으로 급격히 발전한다는 사실을 명심해야 한다. 언젠가 선두로 치고 나갈 기회가 올 것을 믿고 대비해야 한다. 반도체 핵심기술의 발전에는 시장 수요가 필수적이다. 신기술이 적용된 반도체 제품이 시장에서 소비되지 못하면 시장의 선순환 고리는 생길 수 없다.

중국 반도체 시장의 부흥을 위해서라도 중국 당국은 중국에서 만들어진 반도체 제품과 소프트웨어를 사들여야 한다. 날로 높아지는 네트워크 안전 수요에 부응하기 위해서라도 중국에서 만든 반도체 제품과 소프트웨어를 사용해 시장에서 검증받고 연마될 기회를 만들어줘야 한다. 이러한 과정을 거쳐야만 중국의 반도체 산업은 발전할 수 있다고 본다.

산업 단위로 살펴보면 실리콘밸리를 참고하면 좋을 것이다. 실리콘밸리에는 일류 연구기관과 대학, 창업자와 자본이 밀접한 네트워크를 형성하고 있다. 이는 인재와 기술, 자본과 경영 간 강력한 연합체를 구성케 한다. 나는 베이징(北京)의 중관춘(中關村)이 비슷한 역할을 할 수 있을 것으로 생각한다.

대형 소프트웨어나 반도체 산업의 투자 주기는 10~20년 단위로 계획을 세워 진행되며 막대한 자금이 투입된다. 단순히 시장과 기업에 맡기기엔 빠른 성장을 이루기 어렵다. 일반 기업들은 실적의 압박을 받기 때문이다. 분기마다 실적을 보고하고 얼마나 이익을 거뒀는지 주주들에게 보고하고 검증받아야 하기 때문이다.

중국의 반도체 산업이 발전하기 위해선 장기적인 시선과 투자가 필요하다. 짧은 시간 내에 성과를 내겠다고 접근해선 안 된다. 부족한 부분을 채워가며 착실히 미래를 항해 나아가야 한다.