1947년의 트랜지스터 발명, 그리고 1959년 집적회로의 발명이래, 미국은 반도체 산업의 종주국이었습니다. 그러나 제2차 세계 대전 이후로 이어진 냉전 시대에서 미국의 반도체 산업은 군사적 응용에 중점을 둘 수밖에 없었으며, 가전 기기와 같은 민간 소비용에는 크게 집중하기가 어려웠죠.
반면에 패전국으로 국가 재건이 시급했던 일본은 소비재용 반도체 산업에 눈길을 돌리게 되었죠. 이에 더해 1950년대에 들어서면서 미국 법무부의 반독점 규제로 AT&T의 자회사 웨스턴일렉트릭 등의 특허가 개방되면서 일본의 반도체 산업은 본격적으로 시작됩니다.
소니를 필두로 하여 트랜지스터 라디오, 워크맨, 그리고 디스플레이 등 반도체 기술로 만들어진 일본산 가전제품들이 미국 시장을 급속히 잠식하기 시작합니다. 한편 1973년 중동 전쟁에 따른 1차 오일 쇼크에 이어 1978년에 이슬람 혁명과 이란-이라크 전쟁에 따른 2차 오일 쇼크가 일어나면서, 세계 경제가 큰 타격을 받게 되죠.
경제 위기로 반도체 수요가 줄어 미국 기업들이 주춤거리는 틈을 타 일본의 재벌 기업들은 계열사들을 통한 대규모 투자를 감행했고, 일본 특유의 제조 기술력을 연계해 반도체 생산과 수율, 가격 경쟁력 면에서 국제적으로도 큰 경쟁력을 갖춥니다. 일본 정부 역시 반도체 산업을 적극적으로 지원하면서 반도체 제조 – 설비 – 소재 업체들 간의 수직 계열화가 이루어지게 되죠. 이렇게 다져진 토양 위에서 일본 반도체의 전성기가 시작됩니다.
1980년에는 30% 수준이던 일본의 반도체 시장 점유율이 1985년에는 미국에 역전을 하였으며, 1987년에는 세계 시장의 80%를 넘게 됩니다. 세계 반도체 10대 기업에 일본전기(NEC), 도시바, 히타치, 후지쯔, 미쓰비시, 마쓰시타 등 6개의 일본 기업들이 포진하게 되죠. 한 때는 90%에 가까운 시장 점유율을 기록하였던 인텔은 1985년에 메모리 사업을 포기하여야만 했고, RCA는 문을 닫았고 네셔널 세미컨덕터와 모토로라 등 미국의 반도체 기업들은 급속히 위축되었습니다. 이를 미국에서는 ‘제2의 진주만 습격’으로 표현합니다.
미국 반도체 산업의 위축은 일본의 도약과 함께 생산성이나 가격보다는 성능만을 우선시하는 군수 및 항공 산업에 중점을 둔 점도 이유가 되었죠. 반도체는 가전뿐만 아니라 국방, 우주 산업에도 매우 중요하기에 미국 정부는 일본을 향하여 대대적인 반도체 압박 정책에 들어갑니다.
레이건 대통령의 미 상무부는 일본 정부가 자국 반도체 산업에 보조금을 줘 가격을 낮췄다는 덤핑 혐의를 대대적으로 조사하고, 이는 미국 기업의 소송으로 연결되며 1980년대 중 후반부터 일본에 대한 보복 관세와 함께 ‘미국 일본 간 반도체 협정’을 체결하죠. 이는 일본 내 외국산 반도체 점유 비중을 20%까지 끌어올리고 미국의 대일본 반도체 기업 투자 허용을 골자로 하고 있습니다. 일본으로서는 페리 제독의 강제 개항을 떠올리는 ‘제2의 굴욕 개항’이 된 셈이죠.
그러면서 1987년에 미국 정부는 반도체 산업의 육성을 위하여 민관 공동의 반도체 제조 컨소시움인 SEMATECH (Semiconductor Manufacturing Technology)를 발족합니다. 동시에 일본을 견제하기 위해 미국 반도체 기술이 한국으로 이전되는 것을 암묵적으로 허용하게 되죠.
미국의 이러한 시도는 일본 반도체 산업에 치명타로 작용하여 일본의 반도체 기업들이 쇠락의 길로 들어서는 계기가 됨과 동시에 한국으로서는 절호의 기회가 되죠. 1990년대에 들어서는 소련의 붕괴로 미국의 국방 기술이 민간 쪽으로 공개되면서 민간 소비재 산업이 활성화됩니다.
이 무렵부터 반도체 응용 분야가 가전 산업에서 컴퓨터 쪽으로 선회하고 메모리 시장에 더하여 마이크로프로세서를 비롯한 시스템 반도체의 비중이 커지기 시작합니다. 그리고 미국 기업들은 경기 사이클에 크게 영향을 받는 메모리보다는 큰 시장 확장성이 보이는 비메모리 쪽으로 방향을 틀어 컴퓨터를 기반으로 한 사업에 더욱 집중합니다. 인텔을 비롯하여 엔비디아, AMD, 퀄컴, 자일링스 등이 시스템 반도체의 강자로 부각되죠. 마침내 1992년 인텔은 일본의 NEC를 누르고 반도체 기업 1위에 재등극합니다.
반도체 생태계의 변화를 살펴보면, 1980년대와 90년대는 미국과 일본의 경쟁 구도로 특히 일본 기업들이 미국 기업들을 앞서고 이에 자극을 받은 미국이 일본을 압박하는 시기였고, 1990년대부터 2000년대까지는 일본과 한국의 경쟁 시대로 한국의 대규모 투자를 감행하여 일본을 넘어서는 시기, 그리고 2000년대 이후로는 특히 메모리 분야에서 삼성전자와 SK하이닉스를 앞세운 한국이 일본과 대만 기업들을 현격히 누르면서 세계 최강을 구사하고 있습니다. 미국과 일본의 반도체 대전과 미국의 시스템 반도체 집중으로 무주공산이 된 메모리 반도체에서는 한국이 주도권을 잡게 되죠.
한편, 1980년대 후반에 반도체 산업의 또 다른 강자가 등장합니다. 미국이 시스템 반도체에 집중하고 있지만 설계에 주력할 뿐 이를 실질적으로 제조, 생산하기 위한 시설이 부족하였고, 또한 메모리 사업에서 공략점을 찾지 못하던 대만의 발길은 ‘위탁 생산’을 향하죠.
마침내 1987년 TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, 타이완 반도체 제조 기업)가 탄생합니다. 반도체 기업이 생산 시설에 투자를 하지 않아도 사업을 할 수 있다는 매력으로 미국과 일본 등의 반도체 팹리스들의 러브콜을 받게 되며, TSMC는 설계도를 받아 맞춤 생산을 시작하였죠. 지금껏 TSMC는 파운드리의 최강자로 자리매김을 하고 있습니다.
한국 반도체 산업의 등장과 발전
한국의 반도체 사업은 1960년대 중반, 미국 기업들이 반도체의 조립과 포장을 저임금 국가로 이전하면서 시작이 되었습니다. 1970년대에 들어서며 한국 정부는 상공부 산하에 전자공업과를 설치하고, 전자통신연구소를 설립하는 등 전자 산업을 육성하기 위한 체계를 마련하였죠. 또한 1974년에 ‘한국반도체’가 설립되어 단순한 조립 포장 수준을 넘어 웨이퍼 가공과 반도체 칩 생산이 시작되었고, 1978년에 삼성그룹으로 합병됨으로써 반도체 한국의 역사가 시작됩니다.
1979년에는 럭키금성 그룹이 대한전선의 반도체 사업부를 인수하고 미국 AT&T와 합작하여 금성반도체(1995년에 LG반도체로 개명)를 설립하였으며, 이어서 1983년에는 현대그룹이 현대전자를 설립하면서 한국 반도체 산업의 본격적인 도약에 착수합니다. 현대전자는 이후 2001년 LG반도체와 합병 후 하이닉스로 개명되었고, 2012년에 SK 그룹에 편입되어서 지금의 SK하이닉스로 상호가 변경되었죠.
일본이 오일 쇼크와 같은 경제 위기 상황에서도 반도체 산업으로 굳건히 지탱하였다는 점, 그리고 반도체 산업이 우수한 인적 자원을 토대로 한다는 점 등의 매력 포인트로 한국 정부와 재계의 지원과 투자가 일어나게 됩니다. 반도체 전장에서 미국과 일본의 총성 없는 전쟁의 수혜국으로서의 기회도 한몫을 하죠.
한국의 반도체 산업은 메모리 반도체가 중심이 되었으며, 1983년에 삼성전자가 미국, 일본에 이어 세계 세 번째로 64K D램 개발에 성공한 후 1992년에는 64M D램을 세계 최초로 개발하였고 1994년 256M D램, 1996년 1G D램 등으로 세계 최고의 길로 들어섭니다. 64M D램은 한국 과학의 역사에서 상징적인 의미가 커 국립중앙과학관의 ‘국가중요과학기술자료’로 등재가 되었죠. 이후 삼성전자는 2002년, 인텔에 이어 세계 2위의 반도체 기업에 등극한 후 그 위치를 유지하고 있습니다.
시스템 반도체는 미국, 메모리 반도체는 한국이라는 구도가 편성되었으며 일본의 반도체 산업은 쇠퇴의 길로 내려섭니다. 미국의 견제, 한국의 도약과 함께 특유의 장인 정신에 따른 고성능 제품에 대한 집착, 창업 정신과 리더십의 부재에 더하여 정부의 미숙한 위기관리 능력도 일본 반도체 추락의 원인으로 작용을 하죠.
2000년대에 들어서면서 한국의 반도체, 특히 메모리 사업은 치킨 게임을 주도할 만큼 강력한 파워를 지니게 됩니다. 원가 경쟁력을 지닌 기업이 후발 주자를 견제하기 위해 공급량과 공급 가격을 조절하는 ‘골든 프라이스’ 전략을 통하여 한국의 삼성전자와 SK하이닉스는 유럽과 대만의 경쟁사들을 좌절시키면서 2009년에는 메모리 세계 시장 점유율을 55%까지 끌어올립니다. 2010년에 저장 매체가 하드디스크에서 낸드플래시를 채택한 SSD(Solid State Drive)로 전환되면서 시작된 2차 치킨 게임에서는 일본의 마지막 DRAM 기업인 엘피다가 무너지게 되죠. 2017년이 되어서야 치열한 치킨 게임이 마무리되고 세계 반도체 업계는 생존 기업들로 재편되며, 삼성전자와 SK하이닉스는 최고의 실적을 내게 됩니다.
이와 같이 한국 기업은 1970년에 반도체 산업에 첫걸음을 뗀 뒤 반세기 만에 글로벌 영향력을 가질 만큼 성장하였고, 메모리 반도체에 관한 한 절대 강자로서의 위치를 굳건히 다지고 있습니다.
최근에 반도체 생태계의 지도는 다시 그려지고 있습니다. 2015년에 중국은 ‘반도체 굴기’를 선언하였고, 정부의 지원 하에 풀한 마이크로일렉트로닉스, 프리마리우스 테크놀로지스 등 무섭게 성장하는 반도체 기업들이 등장합니다. 이와 함께 화웨이 등 중국 IT 업계의 글로벌 입지가 커지자 미국은 2020년에 ‘화웨이 제재안’을 발표하며 미국 기업이 보유한 기술이나 시스템 반도체 제품의 중국 유입을 통제합니다. 이에 대응하여 중국이 독자적인 반도체 역량을 키워가자 미국은 메모리의 한국과 제조 장비의 일본, 파운드리의 대만에 ‘칩4 동맹’을 제안하여 반도체 시장에서 중국을 배제하는 전략을 마련합니다.
이와 함께 미국 본토에 반도체 생산 라인을 유치하기 시작하는데, 미국의 마이크론과 한국의 삼성전자, SK 그룹이 설비 투자 계획을 발표하게 되죠. 일본도 과거의 명성을 되찾기 위해 움직입니다. 지난해인 2022년 도요타, 소니, 소프트뱅크, NTT, 미쓰비시 은행, 키오시아, NEC, 덴소 등이 참여하여 반도체 기업인 ‘라피더스(Rapidus)’를 설립하죠. 반도체 관련 기업들과 함께 자동차, 금융, 통신 회사들이 손을 잡고 일본 정부의 지원에 힘입어 2027년 전후로 반도체를 양산한다는 전략을 제시하고 있죠. 가까운 미래에 세계 반도체 지형이 다시 한번 요동칠 가능성은 적지 않습니다.
시스템 반도체의 중요성과 팹리스
한편 한국 기업들이 메모리 반도체를 택한 이유로는 미국보다는 후발 주자인 일본의 주력 분야로 경쟁이 비교적 원활하다는 점, 원천 기술보다는 생산 기술에 의존한다는 점, 그리고 주문형 반도체 개발을 위해서 꼭 필요한 설계 노하우와 경험이 풍부한 전문 인력 보유 등에서 취약하였던 점 등을 들 수 있습니다. 이러한 결정이 시스템 반도체 분야에서의 고전을 초래한 원인이기도 하지만, 당시에는 최선의 선택이었음을 부인할 수는 없습니다.
초기의 반도체는 D램과 낸드플래시와 같은 메모리를 중심으로 성장하여 왔으며 메모리 기술력은 반도체 기술력의 우위를 결정짓는 잣대였습니다. 반면에 비메모리인 시스템 반도체는 메모리의 차선책으로 시작되었는데, 메모리는 그 수요처가 많았지만 비메모리의 수요는 국한되었기 때문이었습니다. 반도체 기업의 상징인 인텔마저도 메모리 경쟁에서 밀려 시스템 반도체로 돌아선 경우라 볼 수 있습니다.
1970년에 시스템 반도체의 효시인 민간용 4비트 마이크로프로세서 ‘4004’를 시작한 인텔은 이를 발전시키고, IBM과 애플이 인텔의 마이크로프로세서를 중앙처리장치(CPU)로 탑재하면서 개인용 컴퓨터를 급격히 보급하죠.
한편 컴퓨터와 함께 IT 기술의 발전과 확산으로 시스템 반도체의 중요성이 점점 커져가고, TSMC의 설립으로 팹리스 기업들이 속속 등장합니다. 메모리의 집적도는 점점 한계에 이르고, 가격도 불안정한 반면에 정보 처리나 변환을 담당하는 시스템 반도체의 시장은 메모리 시장의 두 배 이상으로 성장했습니다. 오늘날 5,500억 달러 규모에 이르는 반도체 시장에서 4,000억 달러 이상을 시스템 반도체가 차지하고 있죠. 이는 우리가 시스템 반도체에 집중하여야 하는 이유이기도 합니다.
한국 반도체 산업의 미래를 위해서는 우수한 팹리스의 성장, 파운드리의 효율화, 이를 통한 시스템 반도체 산업 육성은 선택이 아닌 필수입니다. 한국의 반도체 산업이 메모리 반도체에서 세계 최강의 자리를 굳힌 2000년 무렵에 시스템 반도체 전문 기업으로 설립된 LX세미콘(구 실리콘웍스)은 국내 팹리스 전문 기업의 선두입니다. 디스플레이와 스마트 폰, 가전 분야를 시작으로 자동차, 제조 산업 분야 그리고 4차 산업혁명을 대표하는 사물인터넷과 스마트 홈에서의 핵심인 시스템 반도체 개발을 지향하고 있죠. 지난해 국내 팹리스 기업으로는 최초로 매출액 ‘2조 클럽’에 진입하였고, 세계 팹리스 기업 순위에서 한국 기업으로는 유일하게 20위권 이내에 들어있으며, 한자리 수 진입을 눈앞에 두고 있죠. 향후 ‘인오가닉 성장’ 동력을 통하여 반도체 제조로까지 역량을 확장하면서 메모리에 이어 시스템 반도체 강국을 지향하는 한국 반도체의 선도자로서의 역할을 기대하여 봅니다.
