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[삼성과 미래차 ②] 반도체 ‘글로벌 2위’ 위용, 차량용 반도체에서도 떨칠까

‘엑시노스 오토’로 선두 도약 노려...높은 성장 전망 속 대규모 인수합병도 가능

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cnbnews 제691호 윤지원⁄ 2021.01.05 09:50:37

애플이 자율주행차 생산을 선언한 가운데 삼성전자의 미래차 관련 사업에 관한 관심도 높아지고 있다. 더구나 친환경 전기자동차, 토탈 모빌리티를 포함하는 미래 차는 전자산업의 주무대가 돼가고 있기 때문이기도 하다. 스마트폰 산업의 주역으로서, 그리고 반도체의 절대 강자로서 삼성전자가 미래 자동차 산업과 관련해 추진하고 있는 여러 사업을 분야별로 살펴보고, 그 미래를 전망한다.

■ 관련기사
① 1995 vs 2020 … 삼성의 자동차 사업, 무엇이 다른가?
 

삼성전자의 차량용 어플리케이션 프로세서 '엑시노스 오토'. (사진 = 삼성전자)


반도체는 우리나라 전체 수출 품목 가운데 가장 큰 비중을 차지하는 효자 산업이다. 그리고 우리나라 반도체의 경쟁력을 이 정도로 끌어 올린 기업이 삼성전자다.

삼성전자는 1992년 세계 최초로 64M D램을 개발한 이래 글로벌 반도체 산업을 주도하는 위치에 올랐다. D램과 낸드플래시 메모리 반도체 부문 세계 시장 점유율 1위이고, 전체 반도체 시장에서는 인텔에 이은 2위(파운드리 전문기업 제외)에 올라 있다. 반도체는 삼성전자의 이익에 가장 크게 기여하는 분야일 뿐 아니라 향후 성장세가 꾸준히 지속될 것으로 전망되는 분야이기도 하다.

세계 반도체 시장은 지난 2017년과 2018년 유례없는 호황을 누렸다가 지난 2019년, 그리고 코로나19 팬데믹의 부침이 심했던 지난해 연이어 하락세를 보였다. 하지만 올해부터 다시 성장세로 돌아서며 향후 2년 내 5000억 달러(약 542조 5000억 원) 규모를 넘어설 것으로 전망된다.

특히 자동차용 반도체 시장이 가파르게 성장하고 있다. 자동차의 여러 기능이 점점 자동화되고 있을 뿐 아니라 전기자동차 등 친환경 모빌리티와 자율주행 등 미래 모빌리티 시장이 급격히 커지고 있기 때문이다.

이미 반도체에 뚜렷한 강점을 가진 삼성전자의 입장에서 성장동력이 이처럼 뚜렷한 자동차용 반도체는 훌륭한 미래 먹거리일 수밖에 없다. 이에 삼성전자는 2018년 ‘엑시노스 오토’를 선보이며 자동차용 반도체 시장에 본격적으로 뛰어들었다. 그리고 지난해 말에는 글로벌 자동차 수요 회복이 예상됨에 따라 IVI 시장을 본격적으로 공략하기 위한 조직 재정비에 나서기도 했다.
 

시장조사전문기관 가트너의 글로벌 반도체 시장 성장 전망. (사진 = 가트너)


자동차용 반도체 시장 전망

자동차용 반도체 시장은 21세기 들어 꾸준히 큰 폭으로 성장했다. 엔진, 브레이크, 배기가스, 창문 개폐 등을 포함해 소프트웨어에 의해 제어되는 분야가 점점 많아졌고, 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS, Advanced Driver Assistance Systems), 차량용 인포테인먼트(IVI, In-Vehicle Infotainment System)가 발달하면서다.

아울러 올해를 기점으로 3세대 전기차의 본격적인 등장, 자율주행 기술의 비약적인 발전 등 미래 모빌리티 시대가 도래한다. 2025년 유럽 일부 국가를 시작으로 전 세계 내연기관 자동차는 대략 10년~15년 이내에 완전히 퇴출된다. 인류의 육상 교통을 책임지고 있는 자동차 대부분이 교체되어야 하므로 자동차용 반도체 시장의 규모는 앞으로도 계속 커질 수밖에 없다.

경영컨설팅기업 KPMG에 따르면 자동차용 반도체 시장은 지난해 450억 달러(약 48조 8000억 원) 규모에서, 2040년 최대 2000억 달러(약 217조 원)까지 4배 가량 성장할 전망이다. 이 전망대로라면 20년간 연평균 성장률은 7.7%나 된다. (단, 이 수치는 차량에 직접적으로 탑재되는 반도체만 포함한 것으로 충전소, V2X(Vehicle to Everything) 인프라, 클라우드 컴퓨팅 시스템 등에 대한 반도체는 제외됐다.)

자동차용 반도체가 가장 많이 쓰이는 분야는 IVI, 텔레매틱스, ADAS, 전기 파워트레인 등 4개 분야인데, 2019년 기준 이 4개 분야는 전체 자동차용 반도체 분야에서 약 45%를 차지하고 있으며 2040년에는 약 80%를 차지할 것으로 전망된다.

또 시장조사전문기관 가트너에 따르면 2018년 기준 자동차 1대당 약 400달러 어치의 반도체가 들어갔는데, 2022년경에는 600달러를 넘어설 것으로 전망되며, 자율주행이 대중화되는 시점으로 예상되는 2024년경에는 대당 1000달러를 훌쩍 넘길 것으로 보인다.
 

삼성전자 화성 반도체 클린룸. (사진 = 삼성전자)


삼성전자는 후발 주자

이러한 자동차용 반도체 시장에서 삼성전자는 후발주자다.

현재 자동차용 반도체 시장은 네덜란드의 ‘NXP반도체’, 일본의 ‘르네사스 일렉트로닉스’, 독일의 ‘인피니언 테크놀로지스’ 등의 3강 체제로 구축되어 있다.

NXP반도체는 2006년 필립스에서 분사한 비메모리 반도체 기업이다. 전체 매출액 중 절반가량이 자동차용 반도체에서 나오며, 2018년 기준 글로벌 자동차용 반도체 시장의 매출 점유율 10.8%를 차지해 1위에 올랐다. 2019년 기준 연간 매출액은 87억 5800만 달러(약 9조 5000억 원)로 세계 반도체 기업 매출 순위에서도 9위에 올랐다.

BMW, 토요타, 테슬라, 현대자동차, 포드, 혼다 등 주요 완성차업체 대부분이 NXP반도체의 고객이다. 코로나19로 주춤했던 자동차 판매량이 회복세를 보이고, 이와 함께 자동차용 반도체 시장의 성장이 전망되면서 2020년 4분기 들어 주가(나스닥)가 26.90% 상승했다.

인피니언 테크놀로지스는 지멘스의 반도체사업부가 분사되어 나온 종합 반도체 회사(1999년)에서 다시 2006년 메모리 사업 부문만 분사되어 설립된 회사다. 세계 반도체 기업 매출 순위에서는 10위권 기업이지만 자동차용 반도체 부문에서는 선두권을 다투고 있다.
 

글로벌 자동차용 반도체 시장 선두권의 세 업체인 NXP, 인피니언, 르네사스의 로고. (사진 = 각 사)


르네사스 일렉트로닉스는 일본 최대의 비메모리 반도체 기업이다. 인피니언과 마찬가지로 세계 반도체 기업 매출 순위에서는 10위권 기업이지만 토요타 그룹, 닛산자동차 등 자국 자동차에 집중한 덕분에 자동차용 반도체 부문에서는 선두권을 다투고 있다. 2019년 6월 상하이자동차(SAIC), 폭스바겐 등과 합작으로 중국 상하이에 전기자동차 연구소를 설립, 차세대 전기차 부문의 반도체 기술 선점을 꾀하고 있다.

삼성전자는 앞선 선두권의 세 업체보다 전체 반도체 매출에서 크게 앞서지만, 자동차용 반도체 분야로 한정하면 10위권 밖의, 아직 미약한 규모의 매출을 보이고 있다.

삼성전자는 지난 2018년 180조 원 투자 계획을 발표하면서 자동차용 반도체와 인공지능(AI), 5G, 바이오를 4대 미래 성장 사업으로 꼽았으며, 그해 자동차용 어플리케이션 프로세서(AP) 브랜드 ‘엑시노스 오토’(EXYNOS AUTO)와 이미지 센서 브랜드 ‘아이소셀 오토’(ISOCELL AUTO)를 출시하면서 본격적으로 사업에 뛰어들었다.

자동차용으로 한정하면 후발주자지만 반도체 부문 전통의 강자인 만큼 출범 초기부터 굵직한 계약들을 성사시켰다. 2019년 4월 출시된 테슬라의 자율주행 툴 ‘HW3’에는 엑시노스 칩이 탑재되었고, 이어 5월에는 아우디 A4에 탑재될 ‘엑시노스 오토 8890’를 공급하는 계약을 체결했다.
 

지난 2019년 삼성전자가 세계 최초로 개발한 0.7마이크로미터 이미지 센서 이미지. (사진 = 삼성전자)


스마트폰 강자의 저력 발휘될까

무엇보다 삼성전자는 기술력에 대해 큰 자신감을 보이고 있다.

삼성전자에 따르면 엑시노스는 자동차에 최적의 인포테인먼트 환경을 제공한다. 빠른 데이터 처리 속도와 강력한 그래픽 성능을 자랑하며, ‘멀티 디스플레이’ 기능으로 최대 4대의 디스플레이를 동시에 작동할 수 있다. 또 다양한 운영체제와 호환이 가능하다.

이미지 센서는 자동차 앞, 뒤, 옆면과 사이드 미러 등에 장착되어 ‘자동차의 눈’ 역할을 하는데, 삼성전자는 이미 스마트폰용 ‘초소형 고화질 이미지센서’로 기술력을 인정받은 만큼 이 부문에 남다른 자신감을 보이고있다. 삼성전자는 프레임 속도와 빛 민감성을 더욱 향상시켜 빈틈없이 꼼꼼하게 시야를 확보하고 화질을 높이기 위해 노력하고 있다고 밝혔다.

한편, 자동차는 대부분 야외에서 사용하는 제품으로 다양한 기후변화 및 거친 환경에 노출되어 있고, 다양한 노면 상태에서 시속 수십~수백 km의 고속으로 장시간 주행한다. 또 어떤 열악한 조건에서도 사람의 안전이 최우선으로 보장되어야 한다. 따라서 자동차용 반도체는 급작스러운 온도 변화 및 계속되는 진동에 견디면서 안정적인 성능을 보장할 수 있어야 한다.
 

삼성의 자동차용 반도체 솔루션 소개 이미지. (사진 = 삼성전자 홈페이지)


삼성전자는 10나노급 16Gb LPDDR4X D램이 -40℃부터 125℃까지 견딜 수 있는 업계 최고 수준의 고온 신뢰성과 초고속·초절전 성능을 갖췄다고 밝혔다. 또한, 안정적인 데이터 저장이 가능한 eMMC를 공급하며, 고급 세단이나 스포츠카 등 고스펙 차량의 차세대 ADAS와 인포테인먼트, 대시보드 시스템에 들어가는 자동차용 256GB eUFS(embedded Universal Flash Storage)를 세계 최초로 선보이기도 했다.

2019년 5월에는 글로벌 시험·인증기관인 독일의 ‘TUV 라인란드’로부터 자동차 기능안전 국제 표준인 ‘ISO 26262 기능안전관리(FSM, Functional Safety Management)’ 인증을 취득했다.

ISO 26262는 차량에 탑재되는 전기·전자 시스템의 오류로 인한 사고 방지를 위해 2011년 ISO에서 제정한 자동차 기능안전 국제 규격으로, 자율주행 시스템에서의 반도체 안전성이 강조되면서 2018년 반도체 적용 가이드라인이 추가되었다.
 

세계 최대 규모의 반도체 공장인 삼성전자 평택 2라인. (사진 = 삼성전자)


후발주자의 한계...현대차와 시너지 기대

하지만 업계 일각에서는 삼성전자가 자동차용 반도체 시장 선두권으로 도약하는 것이 간단하지 않을 것이라는 전망도 제기된다.

그 주된 이유는 ‘안전’과 ‘신뢰성’에 있다. 자동차에 탑재되는 대부분의 부품이 마찬가지겠지만, 사람을 대신해 자동차의 여러 기능을 제어하는 반도체의 신뢰성은 탑승자의 생명과 직결되는 경우가 많다. 과거에 비해 자동차의 급발진 사고가 늘어난 것도 전장 부품의 비중이 늘어나고, 그만큼 오작동 가능성도 커졌기 때문으로 볼 수 있다.

자동차용 반도체에 매기는 완성차기업들의 기준도 그만큼 엄격할 수밖에. 그래서 한번 까다로운 검증의 절차를 거치며 신뢰를 준 반도체 공급사를 다른 새로운 공급사로 바꾸는 일이 드물 수밖에 없다.
 

이재용 삼성전자 부회장(왼쪽)과 정의선 현대자동차그룹 회장이 2019년 1월 2일 중소기업중앙회에서 열린 신년회에서 만나 대화를 나누고 있다. (사진 = 연합뉴스)


이런 배경에서 삼성전자가 자동차 반도체 공급을 늘려가는 데 현대자동차그룹의 역할이 부각된다.

지난해 삼성전자 이재용 부회장과 현대자동차그룹 정의선 회장은 두 차례 공식 회동을 갖고, 미래 자동차 및 모빌리티 분야의 협력 방안을 논의했다.


대한민국 재계의 최대 거물 두 사람의 역사적인 회동을 지켜본 업계에서는 삼성전자의 자동차 반도체 사업 확대에 현대차그룹이 큰 조력자 역할을 할 것으로 내다봤다.

삼성전자가 AI 연산에 최적화된 신경망처리장치(NPU) 기술을 빠르게 고도화하고 있는 만큼 현대차그룹과의 협력을 통해 차량용 AP 기술을 한층 업그레이드시킬 수 있을 것이라는 분석이 가능하다.

노근창 현대차증권 연구원은 “차량용 반도체 시장은 분야가 세분화 돼 있고 차량 내외부 온도를 견딜 정도로 내구성도 중요하기 때문에 기존 강자들의 벽을 넘기는 쉽지 않다”면서도 “다만 삼성전자는 연산을 담당하는 컴퓨팅 부문과 이미지센서에 강점이 있고 메모리반도체 시장에서도 최고의 기술력을 자랑하는 만큼 현대차와 협업이 이어질 경우 어느 정도 성과를 낼 것으로 본다”고 밝혔다.
 

NXP의 자동차용 반도체 솔루션 소개 이미지. (사진 = NXP)


인수합병설 꾸준히 제기돼

삼성전자가 기존 자동차용 반도체 시장 선두권 기업을 인수할 가능성도 제기되고 있다. 삼성전자는 113조 원의 현금성 자산을 보유하고 있는 글로벌 포식자이며, 지난 2016년에도 전장 사업 본격 진출을 선언하며 세계 최대 전장 업체인 ‘하만’을 국내 인수합병 사상 최대 규모인 80억 달러(약 9조 1000억 원)에 인수한 바 있다.

또한, 반도체 시장에서 기업들의 인수합병은 활발하게 이뤄지고 있고, 이는 자동차 반도체 업계도 마찬가지다.

NXP는 자동차용 임베디드 시스템 분야 최강자였던 ‘프리스케일’을 2015년 167억 달러(약 18조 1445억 원)에 인수하면서 단숨에 업계 1위로 올라섰고, 인피니언은 지난해 4월 미국의 마이크로컨트롤러 설계 및 제조회사 ‘싸이프레스’(Cypress)를 90억 유로(약 12조 원)에 인수하는 절차를 마무리 지으며 매출 규모에서 NXP를 넘어 새로운 업계 1위에 등극할 가능성이 매우 높아졌다.

르네사스도 2017년 아날로그 반도체 전문업체 ‘인터실’을 32억 달러(약 3조 8000억 원)에 인수한 데 이어 2018년에도 글로벌 통신용 반도체 업계 톱3인 ‘IDT’를 67억 달러(약 7조 9000억 원)에 인수했다.
 

릭 클레머 NXP반도체 CEO. (사진 = NXP)


업계에서는 삼성전자가 이들 중 NXP를 인수할 것이라는 전망이 꾸준히 제기되어 왔다. 그리고 그 배경에는 모바일 AP 시장에서 삼성전자와 치열한 라이벌전을 벌이고 있는 퀄컴이 있다.

NXP의 릭 클레머 CEO는 평소 기업의 가치는 인수합병을 통해 높여야 한다는 경영 철학을 가진 인물로 알려져 있는데, 그가 2016년 회사를 퀄컴에 매각하고자 시도했던 것. 마침 모바일 사업 외에 새로운 먹거리 확보를 고심하던 퀄컴은 인수가로 무려 440억 달러(약 48조 원)를 제시하여 인수 가능성이 높게 점쳐지기도 했다.

하지만 중국 규제 당국의 반대로 퀄컴의 NXP 인수는 결국 무산됐는데, 이 무렵부터 NXP를 인수할 후보로 삼성전자가 비중 있게 거론되기 시작했다.

특히 2019년 초 미국에서 열린 CES2019에서 삼성전자 최고전략책임자(CSO) 및 전략혁신센터장인 손영권 사장이 클레머 CEO와 별도 밀실 회동을 가진 사실이 알려지면서 NXP 인수설이 본격적으로 제기된 바 있다. 하지만 삼성전자는 언론을 통해 NXP 인수를 검토한 바 없으며 손 사장과 클레머 CEO가 개인적 친분으로 사적인 시간을 가진 것 뿐이라는 공식 입장을 밝히기도 했다.

2020년 10월에 NXP 인수설은 다시 한번 수면 위로 올랐다. 앞선 9월 미국의 그래픽처리장치 제조사 엔비디아가 세계 최대의 팹리스(반도체설계업체)인 ‘ARM’(암홀딩스)를 400억 달러에 인수하기로 했고, AMD도 300억 달러에 자일링스 인수를 추진하고 있는 것이 드러났다. SK하이닉스는 인텔의 낸드 부문을 90억 달러(약 10조 3000억 원)에 인수한다고 발표했다. 이런 소식이 연달아 전해지자 삼성전자의 행보에도 관심이 집중됐다.
 

이재용 삼성전자 부회장(오른쪽 두번째)이 2020년 10월 네덜란드 출장 중 ASML 생산현장을 방문해 현지 관계자의 설명을 듣고 있다. (사진 = 삼성전자)


이 무렵 마침 이재용 부회장이 6박 7일간 네덜란드와 스위스 출장을 다녀오자 NXP와 접촉했을 가능성이 제기된 것이다. 하지만 당시 이 부회장은 반도체 미세 공정에 사용되는 EUV(극자외선) 장비 공급 업체인 ASML 본사를 방문해 장비 추가 공급 문제와 차세대 반도체 기술 개발을 위한 협력을 논의했다고 밝혔다.

시장 조사기관 IHS마킷은 “새로운 제품을 개발하고 새로운 시장에 진입하기 위해서는 시간과 자원이 필요하고 기회를 놓칠 수 있는 위험부담도 존재한다”며 “하지만 이미 시장에 자리잡은 기업을 인수하면 시간을 아끼면서도 리스크를 줄일 수 있다”고 말했다.

결국 삼성전자는 별다른 인수합병 이슈 없이 2020년을 마무리 지었다. 하지만, 전장 사업을 핵심 미래사업으로 육성하겠다고 선언한 만큼, 대규모 투자를 결단할 시기가 머지않은 것으로 보인다. 2021년 삼성전자의 자동차용 반도체 사업의 행보가 어떻게 펼쳐질지 귀추가 주목된다.


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