전문인력양성으로
아날로그반도체시장의 경쟁력을확보한다

최근 휴대폰 등 전자기기의 기능이 융·복합화됨에 따라 고효율·친환경 부품인 아날로그 반도체의 중요성이 점점 더 커지고 있다. 그러나, 국내 아날로그 반도체 산업의 경우 선진국에 비해 아직 해결해야 할 과제가 산적해 있다. 이와 관련, 아날로그 반도체 기술의 중요성과 국내외 동향, 나아가야 할 방향에 대해 짚어본다.

김희성 기자 (eled@chomdan.co.kr)

반도체는 크게 메모리 반도체와 시스템 반도체로 나뉘며, 연산 처리 등 시스템의 기능을 제어 및 운용하는 시스템 반도 체는 다시 디지털 반도체와 아날로그 반도체로 구분된다. 대 표적인 디지털 반도체로는 인텔의 CPU, 퀄컴의 모뎀 등을 들 수 있다

아날로그 반도체는 빛, 소리, 압력, 전기 등의 아날로그 신 호를 디지털 신호로 전환 및 관리하는 반도체로서 실제 세상 과 디지털 세상을 연결하는 핵심 부품이라고 할 수 있다. 이 아날로그 반도체는 전력 관리 및 제어 반도체, LED·OLED 조명 구동용 반도체, 신재생 에너지 전력 변환 반도체 등 그 종류가 매우 다양하며 스마트 그리드, 차세대 조명에 핵심이 되는 그린반도체로 주목받으면서 에너지 절감 및 효율의 요소 기술로 급부상하고 있다.

최근 IT 융합이 가속화되면서 반도체 시장이 빠른 속도로 성장하고 있음에도 불구하고, 국내 산업 기반이 취약하여 아 날로그 반도체의 거의 대부분을 수입에 의존하고 있다. 이와 관련하여 지식경제부는 아날로그 반도체 공정 기술 2종 개발, 그린반도체 4종 개발 및 설계 인력 1,000명을 양성하여 4년 내로 그린반도체 산업 기반을 조성할 계획이다. 먼저, 공정 기 술 개발의 경우, 700V 고전압 BCDMOS (Bipolar, CMOS, LDMOS : 고전압에 내구성이 좋아 전력 반도체 제조에 사용 되는 공정) 공정 등 2개의 공정을 개발하고 전력 반도체 제조 기반을 조성함으로써 세계적인 아날로그 반도체 파운드리를 육성할 계획이다. 또한 그린반도체 개발의 경우에는 ETRI가 주관하는 산·학·연 컨소시엄에서 가전, 자동차 등의 핵심 부품인 BLDC 모터(Blushless Direct Current : 기계적 접촉 부인 브러시 대신 반도체가 내장된 모터) 구동 반도체를 개발 하는 한편 LED 조명 구동 IC, 인버터 등 그린반도체 4종을 개 발하고 있다.

이와 같이 아날로그 반도체 중점 추진 사업이 성공적으로 수행될 경우, 아날로그 반도체 전문 파운드리 및 설계 전문기 업(Fabless)이 본격 육성됨에 따라 2015년에는 국내 생산액이 25억 달러로 성장하고, 이 때부터 매년 11억 달러의 수입 대체 효과 및 14억 달러의 수출이 가능할 것으로 예상되고 있다. 아 울러 2013∼2015년 사이에 3천억 원 규모의 설비 투자 및 18,000명의 고용 유발 효과도 기대되고 있다.

아날로그 반도체의 국내외 동향 

아날로그 반도체의 세계 시장 규모는 메모리 반도체와 비슷 하며 2013년에 메모리 반도체를 능가할 것으로 전망되고 있 다. 미국 및 EU는 자동차·모바일 반도체 시장을 주도하고 있 으며, 일본은 가전산업용 반도체 시장에서 경쟁력을 확보하고 있다.

세계적인 선진 반도체(IDM) 업체들의 경우, 최근 신규 공정 투자를 실시하지 않고 제조를 아시아 파운드리에서 아웃소싱 하고, 솔루션 제공 중심으로 전환하고 있는 경향이다. 대표적 인 예로 TI, AD(미국), 샤프, 소니(일본) 등 주요 IDM은 신규 공정 투자를 하지 않고 fab-lite화하고 있는 추세이다. 또한 전 세계 반도체 업체들은 아시아 시장에 진출하기 위해 동북 아 기업들과의 협력 강화를 모색하고 있다

국내의 경우, 200여 개의 반도체 설계 기업 중 아날로그 반 도체 분야는 30여 개의 기업이 있지만, 기술력이 취약한 편이 어서 휴대폰, 디지털 가전, 자동차에 사용되는 아날로그 반도 체는 대부분 수입에 의존하고 있으며 국내 수요 기업의 경우 에는 해외 기업과 협력하고 있다. 또한 향후 삼성, LG, 현대자 동차 등 세트기업에서 그 수요가 증가함에 따라 수입이 더욱 더 증가할 것으로 전망되고 있다.

국내 아날로그 반도체 분야의 문제점으로는 고전압, 고주 파, 고감도 아날로그 반도체 공정 부재 등의 제조 기반 취약, 전문 인력 부족 등을 들 수 있으며 관련 기술의 경우 선진국 수준의 50% 정도라고 할 수 있을만큼 산업 생태계가 취약한 실정이다.

아날로그 반도체 육성의 중요성

휴대폰 등 전자기기의 기능이 융·복합화됨에 따라 고효 율·친환경 부품인 아날로그 반도체의 중요성이 점점 더 커지 고 있다. 또한 에너지 분야에서도 반도체 기술을 융합함에 따라 스마 트그리드, 차세대 조명(LED, OLED), 감성 조명 등의 그린반 도체가 녹색 산업 발전을 견인하고 있다. 아날로그 반도체는 기기의 성능을 좌우하는 핵심 부품으로, 메모리에 비해 부가가치가 높고 상대적으로 경기 변동성에 대 처하는 능력이 높다고 할 수 있다. 앞으로 전기자동차 및 지능형 자동차의 보급이 확대됨에 따 라 아날로그 반도체의 수요가 급증할 것으로 전망되고 있으 며, 의료기기 분야도 기기의 고성능화가 계속해서 요구됨에 따라 고감도 아날로그 오감 센서의 수요 또한 증가할 것으로 예측되고 있다.

아날로그 반도체 설계 인력 양성

앞에서도 설명한 바와 같이, 국내 아날로그 반도체 분야 전 문 인력의 숫자는 선진국에 비해 턱없이 부족한 것이 현실이 다. 아날로그 반도체를 육성하기 위해 정부에서는 다양한 육 성책을 내놓고 있다.
먼저, 대학의 아날로그 반도체 인력을 활용하여 국내 수요 가 많은 핵심 아날로그 반도체 IP(Intellectual Property : 반 복 사용이 가능한 반도체 설계의 최소 단위)를 개발하고, 팹리 스 기업과 공동으로 반도체를 설계·제조하여 설계부터 R&D 전 과정을 이끄는 고급 설계 인력을 양성한다. 이에 따라 국내 수요가 많은 멀티미디어용 핵심 아날로그 IP, 통신용 핵심 아 날로그 IP, 고주파(RF)용 아날로그 IP 등의 개발이 활성화될 것으로 예측된다.
또한 융합형 그린반도체 관련 전문 인력도 필요한데, 먼저 에너지 분야와 반도체 분야의 공동 연구를 통해 그린반도체 개발 및 융합형 설계 인력을 양성해 나아가야 한다. 이는 기업 이 제안한 연구 과제를 산·학·연 평가위원회에서 대상 과제 로 선정한 후 대학이 컨소시엄을 구성하여 과제를 수행하고, 수행 기관은 연구 과제를 수행한 후 반도체 제조 실습 프로그 램(MPW)을 통해 연구 결과를 검증한다.

기대 효과

아날로그 반도체의 공정 기술 개발, 전기 모터 구동 반도체 등 그린반도체 개발, 아날로그 설계 인력 양성 등의 과제를 꾸준히 해결해 나간다면, 세계 1, 2위를 다투는 파운드리 기 업인 대만의 TSMC, UMC 등과도 경쟁할 수 있는 선진국 수 준의 아날로그 파운드리 공정을 확보할 수 있을 것이다.
또한 작년부터 추진된 공정 개발 및 아날로그 반도체 산업 육성으로 2015년부터는 매년 11억 달러의 수입 대체 효과 및 14억 달러의 수출 효과도 기대할 수 있을 것으로 예측된다. 뿐만 아니라 18,000명의 직·간접 고용 창출 및 2013∼ 2015년 동안 3천억 원 이상의 설비 투자 유발 효과도 예상되 고 있다.