2020년 1월부터 시작된 코로나19 팬데믹(pandemic)으로 자동차 수요가 크게 감소하였지만 예상보다 빠르게 회복하면서 생산량이 증가하고 있다. 하지만 5G 등 주로 통신 및 데이터처리용 전자장비에 반도체를 공급해온 파운드리(foundry) 기업들이 차량용 반도체 생산라인을 확대시키지 못하여 공급 차질 현상이 발생했다. 2019년에 발표한 OMDIA의 자료에 따르면, 반도체 시장의 매출비중은 통신용(35.7%), 데이터처리용(34.4%), 산업용(11.4%), 차량용(9.6%), 소비자용(8.9%) 순으로 형성되어 있다. 차량용 반도체 세계 시장규모는 2019년 기준 전체 반도체 시장의 9.6%를 차지하고 있고, 차량용 반도체 매출액은 연평균 9.0%씩 증가하면서 전체 반도체 매출의 연평균 증가율 5.5%를 상회할 것으로 전망된다.

 

 

현재 우리나라는 차량용 반도체의 약 95% 이상을 수입에 의존하고 있다. 차량용 반도체 사업은 비교적 작은 시장규모, 다품종, 소량생산 구조를 가지고 있어 한국 반도체 기업들에게 매력도가 낮다. 하지만 차량용 반도체 수요가 계속해서 높아지는 추세에 있다. 시장조사기관인 IHS의 2020년 11월 보고서에 따르면, 차량용 반도체 시장규모는 2020년 380억 달러에서 2026년 676억 달러로 연평균 10% 성장이 예상된다. 

차량용 반도체는 차량의 내·외부환경을 감지·분석·판단하여 차량을 제어하는 장치에 사용된다. 차량용 반도체 기능별로 마이크로컴포넌트(전장시스템 제어), 아날로그 반도체(신호처리 및 구동 제어), 센서(정보의 습득, 변환, 증폭), 로직 반도체(자율주행 등을 담당), 메모리 반도체(데이터 저장) 등으로 분류할 수 있다. 이중 마이크로컴포넌트(30%)와 아날로그 반도체(29%)가 비중이 높다. 마이크로컴포넌트의 대표 품목인 마이크로컨트롤러(Micro Controller Unit, MCU)가 공급 부족을 겪는 주요한 반도체이다. MCU는 차량 정보처리 연산 기능을 수행하는 ECU(Electronic Control Unit)를 구성하는 최소 단위의 핵심부품이다. 차량용 반도체는 주행 조향 제동 동력 통신, 편의, 안전 등 대부분의 기능을 수행하며 기존 반도체에 비해 높은 내구성, 신뢰성, 안전성이 요구된다. 안전을 최우선으로 하는 산업 특성상 부품, 모듈은 높은 검증 기준이 요구되면, 개발에서 양산까지 최소 5년이 소요된다. 초미세 공정을 활용한 첨단 시스템반도체와 달리 차량용 반도체는 설계, 제조 난이도와 개발, 생산 비용 대비 수익이 상대적으로 낮다. 최신 시스템 반도체 공정(12인치 기준, 최소선폭 <10nm)과 비교하여 차량용 반도체는 목적에 따라 8인치~12인치, 16~100nm 수준으로 상대적으로 저난이도 공정으로 구현이 가능하다. 일반적으로 모바일 AP는 100달러를 웃돌며 10~20% 수준의 이윤이 발생하는 한편, 차량용 MCU는 10달러 미만의 저가 제품 중심으로 10% 미만의 이윤이 발생하는 것으로 알려져 있다. 

차량용 반도체 기업들이 TSMC에 위탁생산 비중이 매우 높아 TSMC가 차량용 반도체 공급에 핵심적 역할을 하고 있다. 

차량용 반도체 공급부족이 작년 말부터 지속되면서 국내 기업의 완성차 생산차질 규모가 올해 4~5월 들어 확대되었다. 폭스바겐, 포드, 아우디, 도요타 등 해외 완성차업체들도 생산연기, 감산, 휴업 등 자동차 생산 차질로 인한 피해가 발생했다.

지난 6월 한국은행에서 발표한 ‘최근 우리 수출의 회복 요인 평가 및 향후 전망’ 보고서에 따르면, 반도체 부족으로 인한 4월 중 국내공장 생산 감소 규모는 4만대 이상으로 前분기(1.8만대)에 비해 많이 증가한 것으로 보고 있다. 한국수출입은행의 3월 ‘이슈보고서’에서는 자동차 완성업체와 부품업체는 반도체 원가상승과 생산차질로 자동차 완성업체와 부품업체의 수익성 악화 가능성을 예상했다. 

현재 차량용 반도체와 그와 관련된 모든 부품의 가격이 점차 인상되고 있다. 차량용 반도체 가격이 10% 상승하면 자동차 생산원가는 약 0.18% 상승하고, 완성차의 영업이익은 1% 감소할 것이라고 예측되고 있다. 

 

 

지난 5월에 발표한 통계청의 산업동향 분석에 따르면, 국내 자동차 생산은 전월대비 –6.6%(가동률 ––

 

 

그림 2에서는 자동차용 엔진 및 자동차 제조업(이하 완성차 업체)과 자동차 부품 제조업(이하 부품업체)을 구분하여 최근 5년간(2017년1월 ~ 2021년5월) 생산지수 증감률을 분석하여 완성차 업체와 부품업체간 추이를 비교하여 보여주고 있다.

그림 2에 따르면, 코로나로 인한 수요 감소로 자동차 생산이 감소하였지만 수요가 다시 반등하면서 생산지수가 2019년 수준으로 회복단계에 있다. 2021년 초부터 완성차업체는 반도체 공급부족으로 생산량 하락세를 보였다. 2021년 부품업체는 약간의 하락세를 보였지만, 2018년 8월 이후 최근 가장 높은 생산수준을 유지하고 있다.

 

 

완성차업체 지수와 부품업체 지수가 전체적으로 유사한 방향으로 움직이고 있으나 2020년 하반기부터 생산지수 간격이 커지고 있다는 점도 특이사항이었다. 

지난 5월 기준 전년동월대비 자동차 제조업 생산지수는 2020년 초 코로나로 인해 감소율을 보였으나, 2020년 말부터 빠르게 회복됐다. 완성차업체와 부품업체의 전년동월대비 생산지수 증감률은 2020년 1월부터 감소세를 보인 뒤 코로나로 인한 수요 감소로 완성차업체는 2월(-41%), 부품업체는 5월(-35%)에 최근 5년동안 가장 낮은 감소율을 기록했고, 2020년 8월까지 감소율이 이어졌다. 2020년 10월 이후에는 전년동월대비 증감률이 회복세를 나타냈다. 

자동차 제조업 생산지수는 2020년도 기저효과로 2021년 1~2월에 전년동월대비 높은 증가율을 보였다. 2020년 하반기부터 증가세를 보였으며, 전년도 기저효과로 인해 2021년 1월~2월에는 전년동월 대비 증감률이 완성차업체가 73%, 부품업체가 40%까지 상승하여 최근 5년 동안 가장 높은 증가율을 보여 자동차 수요가 빠르게 회복되었음을 알 수 있었다. 2021년 5월 완성차업체가 11.8%, 부품업체가 58% 증가율을 나타냈다.

자동차 제조업 생산지수는 2020년 초 코로나 영향으로 전월대비 큰 변동성을 보였으며, 2021년에는 변동성이 줄어들었다. 지난 5월 기준 전월대비 완성차업체는 –14.2%, 부품업체는 –

완성차와 부품업체의 재고지수는 꾸준한 상승세를 기록했었다. 그러다 반도체 공급부족 여파로 인한 생산차질과 높은 수요로 인해 완성차 업체는 2020년 10월부터 하락세로 전환하여 큰 폭으로 떨어졌다. 부품업체 재고수준은 유지 또는 소폭 증가하였는데 부품업체는 향후 자동차 생산이 원활해 졌을 때를 대비하는 것으로 해석되고 있다. 

 

 

차량용 반도체 공급부족은 올해 내에 완전히 해소되기 어려울 것으로 보인다. 한국자동차연구원 7월 발표자료에 따르면, 차량용 반도체 공급난은 2022년까지 국내 자동차 산업에 영향을 끼칠 것이고, MCU·고성능 반도체 중심의 TSMC 생산 의존도가 급증하여 잠재적인 공급망 위험 요인이 더욱 커질 것으로 예상된다. 美·日은 정부 주도로 파운드리 현지 생산라인 유치 및 완성차와 팹리스·파운드리 간 협력관계 강화를 적극 추진하고 있는데, 이러한 현상을 대비하기 위한 노력이라고 평가 되고 있다. 

 

 

한국자동차연구원의 보고서에서는, 자동차 반도체 부족은 2021년 2사분기를 정점으로 하반기 점진적으로 회복세를 보이겠지만 2022년까지 지속될 것으로 전망했다. 日 르네사스가 공장 화재 이후 생산 능력을 회복했으나 정밀한 공정 품질을 확보하는 시간이 필요하고, 파운드리 업체들이 차량용 반도체 생산라인을 증설하고 있지만 검증·양산까지 3년 이상의 시간이 소요된다는 점을 이유로 들었다. 

차량용 반도체 파운드리 산업은 생산량이 적어 규모의 경제 달성이 어렵고 인증·투자 비용이 높다는 특성 때문에 MCU·고성능 제품 중심으로 TSMC의 시장지배력 확대가 점쳐진다. 

한편, 차량용 반도체는 기능별 고성능 칩으로 통합이 전망된다. 자동차 시스템이 ‘독립 ECU→ DCU 집중화 → 고성능 반도체 중심 통합’ 추세로 변화할 것으로 예상됨에 따라 고성능 반도체 파운드리 산업의 중요성이 더욱 부각될 것으로 예측된다.