반도체 생태계는 어떻게 이뤄져 있을까

세계적인 반도체 부족이 이어지는 가운데 매일처럼 반도체 관련 소식이 화제다. 반도체 관련 기업은 파운드리나 패브리스라는 알기 어려운 용어로 불리는 게 많아 어떤 기업이 어떤 역할을 하는지 알기 힘들다. 이런 기업 역할은 어떻게 될까.

반도체는 스마트폰이나 PC 계산 처리 칩이나 에어컨 온도 센서 등 전자 제품 부품으로 널리 이용되고 있다. 이런 반도체 생산에는 설계, 생산, 재료가 되는 물질 생산, 조립 기기 생산 등 수많은 공정이 포함되어 있어 해당 공정은 다른 기업에 분산되어 이뤄지고 있다.

먼저 IP 코어 판매 기업. IP코어(intellectual property core)는 지적재산 코어를 말한다. 계산 칩 등을 구성하는 세세한 부품 같은 것으로 컴퓨터 처리를 실시하는 IP 코어, 암호화를 실시하는 IP 코어, 음성 처리를 실시하는 IP 코어 등 많은 종류가 존재하며 IP 코어 라이선스를 판매하는 기업은 150개가 넘는다. 반도체를 설계하는 기업은 이런 IP 코어 라이선스 계약을 맺어 반도체에 IP 코어 기능을 담을 수 있다. 예를 들어 애플은 ARM과 라이선스 계약을 맺고 아이폰 등에 탑재하는 칩에 ARM IP 코어를 이용하고 있다.

다음은 EDA 개발 기업. 현대 반도체는 복잡해지고 있어 칩 1개 안에 복수종 기능을 갖는 반도체가 포함되는 일도 있다. 이런 복잡한 회로 설계를 가능하게 하는 게 EDA(Electronic Design Automation)다. EDA 업계는 케이던스(Cadence), 멘토르(Mentor), 시놉시스(Synopsys) 미국 기업 3곳이 지배하고 있다.

다음은 반도체 재료. 반도체 생산에는 실리콘 웨이퍼나 포토레지스트 같은 특수 재료가 필요하다.

이어 반도체 전 공정 제조 장치. 반도체 생산 공정은 반도체를 설계하는 설계 고정, 실리콘 웨이퍼 위에 전자 회로를 형성하는 전 공정, 실리콘 웨이퍼에서 반도체를 잘라내는 후 공정으로 나뉜다. 전 공정에선 수nm 수준 미세 구조를 형성할 필요가 있기 때문에 정밀한 동작이 가능한 제조 장치가 요구된다. 제조장비 제조사 중에서도 TSMC나 인텔에 극단자외선 리소그래피 EUV 장치를 제공하는 곳인 ASML이 유명하다.

다음은 패브리스 기업. 패브리스 기업이란 자사에서 반도체 설계를 실시해 제조를 다른 기업에 위탁하는 기업을 말한다. 애플과 AMD, 엔비디아 같은 기업은 고성능 SoC나 GPU 등을 개발하고 있는 것으로 알려져 있지만 자사가 제조를 하는 건 아니기 때문에 패브리스 기업으로 분류된다.

다음은 IDM. 패브리스 기업과 달리 자사에서 설계에서 제조까지 하는 기업은 IDM으로 분류된다. IDM 중에는 CPU 설계와 생산을 실시하는 인텔과 메모리 설계 생산을 실시하는 마이크론 등이 포함된다.

마지막으로 파운드리. 파운드리는 패브리스 기업 의뢰를 받아 반도체를 제조하는 기업이다. 세계 최대 파운드리인 TSMC는 애플, AMD, 엔비디아 등 팹리스 기업을 고객으로 보유하고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.