[인사이트코리아=장진혁 기자] 삼성전자와 SK하이닉스로 대표되는 한국 반도체산업이 메모리반도체를 중심으로 세계 시장 점유율 2위의 고지에 올라 있지만, 실상 나머지 분야는 모두 경쟁 열위에 있는 것으로 드러났다. 세계를 거의 평정한 메모리반도체와는 대조적으로 반도체산업 내 구조적 불균형이 존재하면서 종합적인 경쟁력은 떨어진다는 분석이다.

현재 반도체 수출은 우리나라 전체 수출의 약 20%를 차지하고 있을 정도로 중요하다. 주요국은 미·중 패권전쟁을 계기로 반도체산업 육성에 심혈을 기울이고 있다. 향후 반도체 경쟁이 한층 치열해질 것으로 관측되면서 한국 반도체산업의 취약점을 시급히 보완해야 한다는 지적이 나온다.

한국 시스템반도체 경쟁력 최하위

반도체산업의 종합경쟁력은 미국이 가장 우수했다. 미국은 반도체를 개발한 국가로 초기부터 세계 시장 점유율을 대부분 차지해왔다. 이와 달리 한국은 시스템반도체 부문이 주요국에 비해 취약한 것으로 드러났다.

최근 산업연구원이 발간한 ‘반도체산업의 가치사슬별 경쟁력 진단과 정책 방향’ 보고서에 따르면 지난해 반도체산업의 종합 경쟁력은 미국(96)이 가장 높고, 대만(79), 일본(78), 중국(74), 한국(71), 유럽연합(66) 순이었다.

미국은 시스템반도체(99), 메모리반도체(91) 등 모든 제품에서 최상위 경쟁력을 보유하고 있으며, 대만은 메모리반도체(69)는 열위이나 시스템반도체(85)에서 높은 경쟁력을 보유하고 있는 것으로 파악됐다. 한국은 메모리반도체(87)에서는 높은 경쟁력을 평가받고 있으나, 시스템반도체(63)가 비교 대상국 중 최하위로 평가되면서 종합평가에서도 하위권을 기록했다.

특히 산업연구원은 2020년에도 동일한 방식으로 조사를 진행했는데, 한국 반도체산업의 종합 경쟁력은 1년 만에 중국에 뒤처진 것으로 나타났다. 중국은 팹리스(설계)가 빠른 속도로 성장했고 낸드플래시를 시작으로 메모리반도체 생산이 가능하게 되면서 발전 가능성이 더욱 커졌다는 분석이다.

한국 반도체산업의 경쟁력을 높이려면 상대적으로 경쟁 열위에 있는 시스템반도체 육성을 통해 진정한 반도체 강국으로 재도약을 추진해야 한다는 지적이다.

김양팽 산업연구원 전문연구원은 “시스템반도체를 설계하는 팹리스 분야에서는 수요 분야와 연계된 연구개발(R&D) 추진과 클러스터 조성 등을 통한 시장의 확대가 필요하다”며 “파운드리(위탁 생산) 분야에서는 국내 파운드리 기업과 팹리스 기업 간의 교류 활성화를 통한 성장이 요구된다”고 제언했다.

삼성·SK, 메모리반도체 ‘성공 DNA’ 이식

국내 반도체 양대산맥인 삼성전자와 SK하이닉스는 주력 사업인 메모리반도체의 ‘성공 DNA’를 시스템반도체에 이식하며 진정한 종합 반도체 기업으로 거듭나겠다는 포부를 분명히 하고 있다.

삼성전자는 이재용 회장이 2019년 4월 시스템반도체 비전 선포식에서 총 133조원의 투자 계획을 발표하면서 ‘2030년 시스템반도체 글로벌 1위’라는 목표를 향해 본격적인 도전에 나섰다. 당시 이 회장은 “메모리에 이어 파운드리를 포함한 시스템반도체 분야에서도 확실히 1등을 하겠다”며 “굳은 의지와 열정 그리고 끈기를 갖고 도전해서 꼭 해내겠다”고 강조했다.

삼성전자는 지난해 5월 2030년까지 시스템반도체 투자액을 기존 133조원에서 171조원으로 늘리겠다고 밝혔다. 한국 반도체산업이 대격변을 겪는 상황에서 시스템반도체 리더십 조기 확보를 위해 투자 규모를 대폭 확대한 것이다. 메모리반도체에서는 글로벌 시장을 지배하고 있지만, 파운드리 분야에서는 후발업체로 대만 TSMC를 추격해야 하는 상황이다.

삼성전자는 올해 7월 세계 최초로 3나노 파운드리 양산을 시작했다. 반면 TSMC의 3나노 파운드리 양산은 올해 말로 미뤄졌다. 당초 TSMC는 올해 7월 3나노 양산에 나설 계획이었지만 9월로 미룬데 이어 또다시 연기를 선언했다. 이에 따라 삼성전자가 기술 경쟁에서 한발 앞설 수 있는 기회가 생겼다는 분석이다.

SK하이닉스도 주력 사업 메모리반도체 외에 시스템반도체를 생산하고 있다. 2017년 8인치 파운드리 전문 자회사 ‘SK하이닉스 시스템아이씨(systemic)’를 출범한 뒤 시스템반도체 역량을 한층 강화하고 있다.

지난해 10월에는 파운드리 생산능력을 확대하기 위해 여러 옵션을 두고 검토하다가 8인치 파운드리 기업 ‘키파운드리’를 인수하는 결정을 내렸다. 청주에 본사를 두고 있는 키파운드리는 다품종 소량 생산에 적합한 8인치 웨이퍼를 기반으로 하는 반도체 생산시설을 보유하고 있다.

키파운드리는 전력 반도체(PMIC)·디스플레이구동칩(DDI)·마이크로컨트롤러유닛(MCU) 등 시스템반도체를 위탁 생산하고 있다. SK하이닉스 시스템아이씨의 웨이퍼 처리량은 키파운드리와 비슷한 규모로 알려졌다. 이로써 SK하이닉스는 두 배로 커진 파운드리 생산 역량을 갖췄다는 평가다.