권순용
저자:권순용
성균관대학교에서전장반도체와반도체접합연구로석사학위를받고,한국생산기술연구원(KITECH)에서반도체패키징소재를연구했다.현재과학기술뉴미디어‘하이젠버그’의대표이자,66만명의구독자를열광케한유튜브채널〈에스오디SOD〉를운영중이다.과학기술과공학,산업과시장을아우르며반도체와관련된흥미로운이야기를대중의눈높이에맞춰풀어내고있다.누구보다한발앞서가장최신의정보를제공하는만큼,“에스오디에사서슈카에팔아라”라는유행어가생길정도로투자자들에게도사랑받고있다.
지금까지과학기술정보통신부,산업통상자원부,고용노동부,한국과학창의재단등의정부기관,한국과학기술원(KAIST),한국과학기술연구원(KIST),한국과학기술한림원(KAST),기초과학연구원(IBS)등의연구기관과협업해여러프로젝트를진행했다.또한한국을대표하는반도체기업인삼성전자와SK하이닉스,리벨리온과퓨리오사AI를비롯해엔비디아,IBM,퀄컴,ASML등의산업내핵심플레이어들과활발히협업중이다.
반도체가바꿀인류의미래를담아낸첫책《반도체,넥스트시나리오》(2021)가TSMC의나라타이완에서출간되며현지독자들에게도이름을알리고있다.
머리말│새로운전쟁과새로운전략
1부위기의K반도체
1장절대강자미국의귀환:진격의반도체법
01기지개켜는미국과최악의시나리오
중국이넘볼수없는단하나,반도체│역사에서배우다│잠에서깬사자│미국은어떤그림을그리는가
02반도체법은무엇을정조준하는가
반도체법과인공지능│인공지능패권│한국에불똥이튀다
2장기술굴기에목숨건중국:기술및인재독주
01중국의기술독주는왜멈추지않는가
속도를높이는중국의추격│자연과학대국
02중국은어떻게인재를빨아들이는가
천인계획이라는블랙홀│어떻게막을것
3장순순히몰락하지않는일본:소부장국산화의현실
01일본은침몰하고있는가
시간을쌓다│TSMC가일본에공장을짓는이유
02중소기업이라는버팀목
악마는디테일에있다│반도체산업의뿌리
2부K반도체의극점돌파
1장기술초격차
01미래에도답은반도체
새로운개념을제시하다│더빠르게,더높게│인공지능반도체를설계하다│자유롭게휘어지는힘,유기소재│10년후세상을바꿀2차원소재
02인공지능이라는특이점
일상생활에스며들다│질병치료의신기원│컴퓨터와연결되는뇌│특이점이온다
2장시장선점
01로봇과인공인간의시대
로봇과반도체│인공인간은무엇을보는가
02연결되지않으면돈이되지않는다
클라우드서비스의핵심│5G에서6G로
03모빌리티시장에후발주자란없다
세계는왜반도체대란을겪었나│전장반도체라는기회│아날로그반도체와화합물반도체│1조센서시대를준비하라
3부2035년을이끌반도체기업들
1장위기에강한삼성전자:반도체의절대강자를꿈꾸다
01위기,위기,위기
삼성전자의필살기│위기상황에서제시하는새로운패러다임
02TSMC를넘을수있을것인가
삼성파운드리의위기│누가먼저1나노반도체에도달할것인가
03다시불붙은패키징전쟁
웨이퍼의TSMC와패널의삼성전자│파운드리를포기할수없는이유
2장창조하는애플:첨단기술의종합예술을꿈꾸다
01아이폰을쓴다는건이런기술을쓴다는것
혁신의애플,애플의혁신│자동차산업에서의애플다움│특허를통해미리만나보는애플카
02메타버스?애플버스!
초월적인방식으로현실을경험하라│메타버스의시작
3장압도하는구글:새로운세계의신을꿈꾸다
01인공지능,신인가악마인가
통찰하는인공지능│인공지능반도체를설계하는인공지능│소통하는만큼위험해진다는역설│유튜브알고리즘의세단계│파격적이거나파국적이거나
02양자컴퓨터가온다
양자컴퓨터라는필연│완벽한보안을제공하다│누가먼저상용화에성공할것인가
4장도전하는테슬라:지구넘어화성을꿈꾸다
01바퀴이후의혁신
전기자동차이전에배터리│배터리독립을외치다│테슬라는왜인공지능을개발하는가│7360개대3000개│믿음의힘
02테슬라가그리는인류의미래
돈이흐르는곳│뉴럴링크와메타의BCI경쟁
5장다크호스:또다른기회를꿈꾸다
01반도체시장을휘어잡은슈퍼을:ASML과엔비디아
빛을지배하는기업,ASML│세상에서가장비싼빛│엔비디아GPU의진정한가치│이유있는독주
02새로운시대,새로운기회:오픈AI와세레브라스
LLM과생성형인공지능│오픈AI와마이크로소프트의역습│상식을깨다│괴물같은크기,괴물같은성능
4부남겨진과제
1장위기와기회는공존한다
01업턴은가능할것인가
감산만으로충분한가│적에게배우다│한국반도체산업의새로운기회
02발목을잡는내부의적
반도체대신메스를잡는인재들│축소지향의정부지원│과학기술계카르텔이라는유령
2장K반도체의활로를찾아서
01이인삼각달리기
패권의사용법│보조금과세제혜택│특혜는없다
02반도체산업의단순한진실
SK하이닉스의HBM│삼성전자의PIM│K대전략의시작
주
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“위기에강하다”
K반도체의독보적인위상
저자는지난10여년간대학원에서정부출연연구기관으로,이후국내최고의공학유튜브채널로자리를옮기며한국반도체산업의행보를추적해왔다.정부부처부터기업까지반도체산업과관련된여러플레이어와협업한경험은기술뿐아니라시장과정책까지아우르는시야를갖출기회가되었다.그런저자가보기에2024년은매우중요한해다.한국반도체산업이①‘미중반도체전쟁의2차전’이라는위기와②‘인공지능시대’라는기회를모두경험하는해가될것이기때문이다.
미중반도체전쟁은2021년8월미국이RAMP-C프로젝트라는군사작전을전격발동하며시작되었다.미군이쓸첨단반도체는미국기업에서만공급받겠다는조치로(8~10쪽),그연장선에서등장한것이1년뒤발효된‘반도체법’이다.반도체법은2800억달러(약366조원)에달하는막대한보조금과세제혜택으로미국반도체산업을지원하고,중국반도체산업을고립시키는중이다.실제로설계와생산,소재및제조장비공급등반도체산업의핵심영역을담당하는국가들이모두미국과손잡았다(35~40,332~333쪽).세계최고수준의파운드리를보유한한국도예외는아니어서,2022년12월미국(설계),타이완(생산),일본(소재)과뭉쳐‘칩4동맹’을완성했다(166~167쪽).
▶당분간한국반도체산업이중국이라는거대한시장과멀어지리라는것은자명하다.지금까지한국의반도체수출액중40%안팎이중국에서발생했으니,이는분명큰위기다.미국이유예기간을늘려주고있지만,상황자체가바뀔여지는점점더줄어들고있다(40~41쪽).반도체전쟁이끝나기는커녕새로운충돌로이어지고있기때문이다.중국은2023년9월자국기업들을위해3000억위안(약56조원)의보조금을추가조성할정도로의지를불태우고있고(333쪽),이에미국은대중반도체제재의수준을높이며전선을확대하고있다(44~46쪽).삼성전자와SK하이닉스두기업이여태중국에투자한금액만68조원에달한다(38쪽).반도체전쟁의2차전이발발한다면이는모두매몰비용이될가능성이크다.그간한국반도체산업은미국과중국모두에반도체를공급하는독보적인위상덕분에,어떤위기에도강한면모를보여왔다.하지만지금은두강대국사이에끼고말았으니,한국반도체산업은이위기를어떻게돌파할수있을까?
“10년을기다린기회”
반도체전쟁의최후승자가될K인공지능반도체
저자는인공지능반도체에서위기탈출의가능성을찾는다.①초고성능메모리반도체인HBM(HighBandwidthMemory),②연산과기록을동시에수행하는새로운차원의반도체인PIM(ProcessingInMemory)이그주인공이다.인공지능을개발하고고도화하기위해서는HBM과PIM이필수인데,10여년간기술을갈고닦아온삼성전자와SK하이닉스가해당시장의90%를차지하고있다(359~362쪽).
오늘날인공지능은단순한고객응대부터금융자산관리까지다양한비즈니스영역으로빠르게확산하는중이다.한마디로“인공지능은돈이된다”(295~298쪽).실제로전세계인공지능시장은매해35%이상폭발적으로성장중이다.2030년에는1조3500억달러(약1741조원)에달할것으로전망된다(107~109쪽).이것이강력한모멘텀으로작용해반도체시장또한2030년에는1조달러(약1300조원)를넘어선다는것이업계의일반적인관측이다.그중3분의1을인공지능반도체가담당할것으로보인다(184~186쪽).
▶그렇다면인공지능반도체의대명사인HBM과PIM의미래는어떠할까?저자에따르면이를“예상할수있는사람은아무도없다.”상상이상의성과를내고있다는뜻으로,생성형인공지능이등장한2020년대들어그수요가기하급수적으로늘고있다.2023년의전세계HBM시장은전년대비두배가까이커졌다.SK하이닉스는2023년이다지나기도전에2024년분주문을마감했다.무엇보다HBM은일반적인D램과비교해수익성이10배에달한다(359~362쪽).이는한국반도체산업을떠받치는삼성전자와SK하이닉스에크나큰기회다.두기업이지배하는“메모리반도체시장자체를키울수”있을뿐더러,기술수준이10년은앞서있어다른경쟁자가존재하지도않는다.저자가2024년을한국반도체산업의업턴이시작되는원년으로보는이유다.
테슬라와엔비디아를지탱하는
삼성전자와SK하이닉스
한국반도체산업은인공지능반도체로‘슈퍼을’의지위를차지했다.①테슬라와삼성전자,②엔비디아와SK하이닉스의관계가대표적이다.그외에도애플,구글,아마존,ASML,오픈AI(마이크로소프트)등인공지능개발과직간접적으로연결된빅테크기업들이한국반도체산업에끊임없이‘러브콜’을보내고있다.
▶우선테슬라의자율주행시스템인오토파일럿(Autopilot)은삼성전자의지분이매우크다.오토파일럿은사방에빛(레이저)을쏘아반사시키는전통적인방식대신,사람처럼눈(카메라)으로만보고주변상황을파악한다.따라서시스템의핵심인인공지능반도체부터달라야했는데,그개발에삼성전자가큰도움을주었다.테슬라는삼성전자의AP(스마트폰용CPU)인엑시노트를바탕으로자신들의인공지능반도체인FSD(FullSelf-Driving)를완성했다.삼성전자는FSD1세대와2024년공개될3세대의양산을모두맡았다(257~260쪽).
▶2023년5월시가총액1조달러를돌파한엔비디아의행보는더욱눈여겨볼만하다.오늘날인공지능은GPU없이개발할수없다.막대한데이터를반복학습하는인공지능의특성상CPU보다는여러데이터를동시에처리하는GPU가더적절하기때문이다.이작업에가장특화된GPU를생산하는기업이바로엔비디아다.그런데엔비디아의GPU를살펴보면SK하이닉스가생산한HBM이잔뜩박혀있다.GPU의성능을극대화하고자HBM을사용한것이다.실제로SK하이닉스는2023년까지엔비디아에HBM을독점공급해왔다.2024년에는삼성전자또한일부를공급할예정이다(356~358쪽).저자는이러한상황을‘K반도체대전략’의핵심으로꼽는다.즉엔비디아의GPU를중심으로돌아가는빅테크기업들의인공지능개발열기가뜨거워질수록,그혜택은자동적으로삼성전자와SK하이닉스가누리게된다는것이다(362~367쪽).한마디로“슈퍼을은아무도막을수없다.”
파운드리의오랜강국인동시에
팹리스의신생강국
①파운드리(생산)와②팹리스(설계)모두를아우를만큼생태계가성숙해진것도한국반도체산업에큰기회가된다.
▶한국은타이완과파운드리강국의지위를놓고치열하게경쟁중이다.그최전선에서있는두기업이삼성전자와TSMC다.TSMC는파운드리시장의57.9%을차지하는절대강자다.그들은위탁생산에만집중하는전략으로지적재산권에민감한고객사들을끌어모으는데성공했다.이네트워크는VCA(ValueChainAggregator)라는이름의협력체로똘똘뭉쳐있다(168~172쪽).삼성전자는기술초격차로그틈을파고드는중이다.실제로반도체미세화로드맵에서삼성전자는TSMC를반년정도앞서며시장점유율을12.4%까지높인상태다.2022년6월에는GAA(Gate-All-Around)라는패키징기술을활용해세계최초로3나노반도체를양산했다(160~162쪽).TSMC에비해불안정하다고평가받았던수율도비슷한수준까지끌어올린상태다(169쪽).유기소재부터2차원소재까지,반도체의성능을획기적으로높일소재개발에서도두각을드러내는중이다(99~104쪽).
▶팹리스스타트업들은한국의반도체생태계를완성하고있다.책은그대표주자로리벨리온과퓨리오사AI를소개한다.이들이설계한시스템반도체는세계적으로인정받으며엔비디아와함께언급될정도다.특히리벨리온은KT와JP모건등여러고객사에제품을납품하며8000억원의기업가치를인정받은상태다(96~99,323~326쪽).
이처럼위용을갖춰가는생태계덕분에한국반도체산업은다른산업들과더욱폭넓게연결되고있다.특히자동차에쓰이는전장반도체시장과무선통신망구축에쓰이는모뎀시장에발빠르게진출중이다.한국의반도체기업들은현대자동차나KT같은‘아군’의도움을얻어빠른시일내에관련기술을고도화하고상품화할것으로보인다.무엇보다두시장은매해각각10%와30%이상성장하고있다(133,140쪽).이처럼큰시장을놓칠수없다.이재용삼성전자회장이2024년신년메시지를발표하는대신에6G모뎀개발현장을방문한것도그러한의지를드러낸다.
K칩스법부터반도체동맹까지
기업과정부의이인삼각달리기
마지막으로저자가강조하는것은정부의역할이다.그행보에따라정부는한국반도체산업에위기가될수도,기회가될수도있다.①산업단지지원미비,연구개발예산삭감등이전자에속한다면,②K칩스법제정,반도체동맹결성등은후자에속한다.
▶반도체산업이원활히굴러가려면복잡하게얽히고설킨이해관계를조정해야하는데,이부분에서정부의의지와지원이필수다.SK하이닉스가120조원을투자하는용인반도체클러스터의경우,2019년2월에부지가정해졌는데도,공업용수공급,환경영향평가,토지보상등의문제때문에아직착공도못하고있는실정이다.정부와협의해시작된프로젝트인데도그렇다.TSMC가마음껏전기를쓸수있도록전용댐을지어준타이완정부의행보와비교되는지점이다(350~352쪽).
▶연장선에서정부가2024년예산안을짜며연구개발예산을삭감한것또한매우아쉬운대목이다.반도체기술은많은부분이기초과학과연결되므로,이는한국반도체산업의경쟁력을흔들수있는문제다.더욱의아한것은반도체산업을적극적으로지원한다면서도,팹리스관련연구개발예산의90%이상을삭감한점이다(334~337쪽).
▶반면에기대할점도있다.우선2023년3월K칩스법이국회문턱을넘었다.반도체기업들에최대25~30%의세제혜택을제공하는안으로결정되며‘글로벌스탠더드’를충족했다(347~349쪽).아울러K칩스법은인재육성부터산업단지조성까지다양한지원안을담고있는데,그효과가곧바로나타나는중이다.삼성전자가300조원을투자하는또다른용인반도체클러스터가좋은예다.K칩스법통과에맞춰시작된이프로젝트는예비타당성조사를면제받는등매우빠르게진행중이다(350~352쪽).
▶한국과네덜란드가맺은반도체동맹도주목할만하다.네덜란드에는세계최고의반도체제조장비기업인ASML이있다.오늘날7나노이하반도체를생산하려면ASML밖에는선택지가없을정도다.파운드리강국인한국이네덜란드를반드시붙잡아야하는이유다.두국가는2016년‘포괄적미래지향적동반자관계’를수립했고,2021년정상회담에서반도체동맹의운을띄웠다.그리고2023년12월해당내용을명문화했다.연장선에서ASML이삼성전자와는한국에연구개발시설을공동설립하기로,SK하이닉스와는반도체제조기술을공동개발하기로결정했다(284~285쪽).
한마디로반도체산업은기업과정부의“이인삼각달리기”다.한국의반도체기업들이세계최고수준이라면,정부의지원도그에발맞춰야한다.“그래야만점점치열해지는반도체전쟁에서살아남을수있다.”이책은기술과시장,기업과정부,한국과세계를넘나들며넓디넓은반도체의세계를정밀하게집적해낸다.흔들리지않을투자처를고민하는독자에게도,한국반도체산업의다음행보가궁금한독자에게도최고의로드맵이될것이다.
▶추천사
미래기술혁신의중심은반도체다.반도체는인공지능,로봇,자동차,바이오등과융합해미래먹거리를창출한다.오늘날세계각국과빅테크기업들이반도체산업의패권을놓고경쟁하는이유다.이책은기술과시장,정책을종합해반도체산업의맥을짚는다.업턴이예상되는2024년과그이후의전개를한발앞서만나보길바란다.
_고종완한국반도체산업협회전략연구센터장
반도체가어떻게기술패권경쟁의핵심으로작용하는지,또관련최신기술이일상생활에어떻게스며들고있는지,마지막으로산업전반에어떻게영향을미치는지꿰뚫는다.고급정보가즐비하면서도,반도체가치사슬의내막을첩보소설처럼펼쳐놓아흥미진진하다.대중독자와경제외교국방안보분야의전문가모두에게강력히추천한다.
_김형준한국과학기술연구원차세대반도체연구소장
세계경제가변화하고있다.세계화에서경제블록화로,경제보다정치적이해관계가우선하는환경으로바뀌고있다.또한인공지능등의혁신산업이일상생활에빠르게스며드는중이다.이러한변화로한치앞을내다보기어려운상황에서,이책은‘K반도체’가나아가야할길을제시한다.그흥미로운이야기가미래를비추는등대역할을해줄것이다.
_오태동NH투자증권리서치센터대표
반도체는흔히‘산업의쌀’로비유된다.손안의스마트폰부터발이되어주는자율주행자동차까지,반도체가쓰이지않는곳이없기때문이다.그래서반도체를차지하는자가미래를선점한다.그경쟁에뛰어든한국반도체기업들의활약이대단하다.넓은시야로반도체산업을조망한이책에서‘K반도체’의미래를살펴보길바란다.
_박성현리벨리온대표
대한민국전체수출의20퍼센트를담당하는반도체산업의영향력은인공지능의등장과더불어더욱강력해질것이다.이책은미국과중국을비롯한세계각국이사활을걸고패권을쥐려하는반도체산업의격전지를생생하게조망한다.한국의반도체산업이앞으로나아갈길을알고싶은이들에게강력히추천한다.
_백준호퓨리오사AI대표