차량용 반도체

차량용 반도체가 품귀라고 해서 자료를 찾아봤다.

한국수출입은행 해외경제연구소에서 만든 '차량용 반도체 공급부족의 원인과 영향' 보고서가 잘 설명해주고 있었다.

차량용 반도체 시장규모는 2020년 380억달러였다고 한다.

IC인사이즈에서 '20년 반도체 수요처별 비중이 컴퓨터 36%, 통신 36%, 소비자IT기기 12%, 자동차 9%라고 하는 것을 보면 전체 반도체 시장에서 차량용 반도체는 10% 아래인 듯 하다.

 

자동차 회사가 Covid19의 영향으로 생산 수요 예측을 낮게 잡은 반면,

5G, 가전 관련 반도체 수요가 늘어나다 보니, 차량용 반도체 수요가 늘어나도 생산라인 확대에 대응을 못하고 있는 것이고, 더군다나 자연재해로 일본 르네사스 가동 중단 ('21.2.13), 텍사스 NXP, 인피니언 가동 중단 ('21.2.16)까지 발생하면서 차량용 반도체 수급이 더 타격을 입었다고 한다.

 

그런데, 차량용 반도체는 모바일 반도체 등에 비해 수익성은 낮으나, 사람이 탑승하는 자동차의 특성상 긴 수명 동안 가혹한 온도, 습도, 충격에 높은 수준의 신뢰성과 안전성이 요구되어 반도체 생산업체들이 선호하는 품목이 아니기도 하다.

그래서 차량용 반도체는 설계-제조-실차 테스트까지 수년 이상의 시간과 많은 비용이 소요되어, 수요기업 중심의 협력이 필수적이라고 한다.

 

그래서 차량용 반도체 상위 업체들의 이름이 다소 생소한 거 같다.

인피니온, NXP, 르네사스, 텍사스 인스트루먼트, ST마이크로, ...

 

차량용 반도체를 더 들여다보자.

일반 내연기관에는 414달러의 차량용 반도체가 탑재되는 반면

테슬라 모델3에는 1,700달러의 차량용 반도체가 탑재되었다고 한다. 4배가 넘는다.

 

차량용 반도체라 함은

용도별로 파워트레인용 반도체 (엔진, 모터, 배터리 등 제어), 섀시제어용 반도체 (조향장치, 제동장치 등), 인포테인먼트용 반도체 (Audio, Video, Navigation 등), 안전/ADAS용 반도체 (타이어 공기압 경보장치, 추돌/차선이탈 경보 등), 차체용 반도체 (와이퍼, 선루프 등) 들이 있고

파워트레인용	섀시제어용	인포테인먼트용	안전/ADAS용	차체용
엔진, 모터, 배터리 등	조향장치, 제동장치 등	Audio, Video, Navigation	타이어 공기압 경보장치, 추돌/차선이탈 경보 등	와이퍼, 선루프 등
14%	17%	17%	20%	17%

기능별로 마이크로 컴포넌트 (마이크로 컨트롤러 등), 아날로그 반도체 (전력관리 반도체 등), 광센서 반도체 (카메라 등), 메모리 반도체 (인포테인먼트용), 로직반도체 (자율주행 등) 들이 있다고 한다.

마이크로 컴포넌트	아날로그 반도체	광센서	로직반도체	메모리반도체
마이크로 컨트롤러	전력관리반도체	카메라	자율주행칩	데이터 저장
30%	29%	17%	10%	7%

차량용 반도체중 특히 공급부족을 겪는 반도체는 마이크로컨트롤러(MCU)인데 공급부족 해소의 Key는 대만의 파운더리 회사인 TSMC 쥐고 있다고 한다. TSMC가 70%를 공급한다고 한다.

참고로 MCU는 28-40나노 공정에서 생산된다고 한다. (테슬라 FSD1은 삼성전자의 14나노 공정에서 생산되고, FSD2는 TSMC의 7나노 공정에서 생산될 계획임)

 

아날로그 반도체도 8인치 웨이퍼(200mm) 팹 생산능력 확대가 어려워 공급부족이 지속될거라고 했다.

현재 대부분의 반도체 주력 공정은 12인치 웨이퍼(300mm)라고 한다.

한편, 8인치 웨이퍼가 다품종 소량생산에 적합하여 전력관리반도체, 디스플레이 구동칩 등을 생산하고 있지만, 8인치 웨이퍼 장비는 이미 감가도 끝난 성숙 기술로 추가 설비 투자기 쉽지 않은 상황이라고 한다.

 

MCU의 리드타임이 12-16주에서 26-38주까지 늘어나 당분간 공급 차질은 지속될 거로 보고들 있다.

 

참고로, 테슬라는 자율주행 관련 MCU를 AP로 통합중이라고 한다.