2015년 오토모티브 관련 반도체 신제품 출시 활발
항상 고성장세로 달려왔던 반도체 시장이 경기불황, 환율에 대한 변동성과 더불어 모바일, PC, TV 등의 시장 성장 둔화 등의 이유로 어려움을 겪고 있다. 반면 오토모티브 시장에서는 자율주행차, 커넥티드카, 전기자동차 등 스마트카에 대한 적극적인 개발이 이뤄지면서 더 고도화된 IT 기술과 함께 반도체에 대한 니즈가 커지고 있다. 반도체 업체들은 앞으로 오토모티브에서의 실적 비율을 더 높이겠다는 계획을 표명하며 올해 유독 오토모티브 시장을 타겟으로 다양한 신제품들을 대거 선보였다.
<이나리 기자 narilee@epnc.co.kr>
반도체 기업, 자동차 전장시장으로 눈을 돌려라
IC인사이트에 따르면 반도체시장에서 2014년부터 2019년까지 연평균 성장률이 가장 높은 분야는 오토모티브(6.7%)라고 발표한 바 있다. 따라서 스마트폰이 이끌었던 성장 동력이 소진돼 가는 상황에 자동차 전장은 IT 업계에 더 이상 선택이 아닌 필수가 됐다.
자동차 제조원가 중 전장 부품이 차지하는 비중은 2030년에 50%를 넘어설 것으로 전망되면서 이제 자동차는 IT Set에 더 가까워지고 있다. 이미 양산된 전기차인 도요타의 프리우스는 제조원가의 47%가 전자제품으로 추정된다.
또 시장조사기관 가트너에 따르면 세계 자동차용 반도체 시장은 2013년 261억5800만달러에서 2018년 364억5600만달러로 연평균 6.9% 성장할 것으로 전망했다. 그중 ADAS(첨단 운전자보조시스템)가 2018년 24억3700만달러에 달하고 성장속도도 16.9%로 가장 빨라 성장가능성이 가장 높은 분야로 주목 받고 있다.
ADAS는 카메라, 레이더, 초음파 등 각종 센서들을 이용해 주행이나 주차시 발생할 수 있는 사고의 위험을 알려주는 장치다.
한국전자통신연구원은 “안전 기능이 추가될수록 기술적 복합도가 커지고 차량이 더욱 많은 정보를 수집할수록 이를 분석, 처리할 수 있는 능력도 비례되기 때문에 자동차 내 전자 장비의 비중이 높아질 수밖에 없다. 현재 차량 1대당 많게는 70여개의 ECU(Electronic Control Unit)와 1억 라인 이상의 소프트웨어가 탑재되고 있다”고 설명했다.
IC인사이트가 지난 11월6일 발표한 자동차 IC시장 보고서에서는 자동차 IC는 전체 IC 시장의 8.1%를 차지하게 될 것으로 발표했다. 특히 아시아-태평양 지역은 유럽을 능가해 2015년 자동차 IC가 2019년까지 연평균 성장률이 10.4%에 달하며 가장 성장 가능성이 큰 지역으로 지목됐다.
IT 기업들의 적극적인 시장 참여가 이루어지고 있는 주요부품은 센서, 반도체, 소형 모터, 카메라모듈, 통신모듈, 디스플레이, LED 램프, MLCC 등 수동소자, 터치패널, 무선충전모듈 등으로 꼽힌다.
차량용 반도체 시장 선두기업
자동차용 반도체 분야별 ▲주요 업체는 마이크로컨트롤러, 프리스케일, 르네사스, NEC, 텍사스 인스트루먼트(TI), 후지쓰, 인피니언 등이 주도하고 있다.
▲ASIC/ASSP 분야는 ST 마이크로일렉트로닉스, 인피니언, NXP, 보쉬, 프리스케일 등이 ▲아날로그의 경우 리니아테크놀로지, NewJRC, 르네사스, 산켄, ON 세미컨덕터 등이 ▲디스크리트는 인피니언, 보쉬, 덴소, NXP, NEC 등이 선도하고 있다.
2014년 가트너가 발표한 자동차용 반도체 2013년 매출 순위에 따르면 일본의 르네사스가 31억7600만달러 매출과 11.9%의 시장점유율로 1위, 독일의 인피니언이 23억1000만달러 매출과 8.6%의 시장점유율로 2위, 프랑스-이탈리아 합작인 ST마이크로일렉트로닉스가 20억2200만달러매출과 7.6%의 시장점유율로 3위, 미국의 프리스케일이 18억3500만달러 매출과 6.9%의 시장점유율로 4 위, 네덜란드의 NXP가 15억7600만달러 매출과 5.9% 시장점유율로 5위를 차지했다.
반면 지난 4월 NXP가 프리스케일을 118억달러에 인수했고 가장 폭넓은 자동차용 반도체 제품군을 보유하게 되면서 오토모티브 시장의 강자로 올라설 것으로 전망된다.
이외에 TDK, 무라타, 니덱, 쿄세라, 오므론 등 일본 전자부품 업체들의 공통점은 IT에 이어 차량 분야에 성공적으로 진출하면서 2차 도약을 이루었다는 점이다. 이들은 1차 도약으로 소니, 파나소닉, 도시바 등 IT 기업들과 함께 했지만 2차 도약은 도요타, 혼다, 니산 등 등 자동차 기업들과 함께 하고 있다.
센서 = 스마트카에 있어서 센서기술은 기본이 된다. 주행상태나 충동을 감지하기 위해 각속도/가속도 센서, 사물을 탐지하는 레이더/카메라 센서 등이 요구된다. 반도체 미세공정기술에 기반한 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 통해 소형화와 대량생산 속도가 빨라질 것이다. 자동차에 사용되는 센서는 대당 160여개에 이르고 있으며 점차 수가 증가하고 있다.
가트너에 따르면 차량용 센서 업체 순위(MEMS형 센서 기준)는 로버트보쉬(독일), 덴소(일본), 파나소닉(일본), 프리스케일(미국), 센사타(미국), 무라타(일본) 순이다.
한국자동차산업연구원은 “국내 산업계에서는 센서의 대부분을 독일, 일본, 미국 등의 업체에 의존하고 있다는 점이 걸림돌이며 향후 시장을 위해 국산화에 대한 필요성이 매우 크다”며 국내 자동차용 센서산업 육성의 필요성을 강조했다.
반도체 = 차량용 반도체 내에서는 기능 특화 반도체인 ASSP(Application-Specific Standard Product) 비중이 가장 크다. 가트너는 차량용 반도체 시장은 2019년까지 연평균 5.5% 성장할 것으로 전망했으며 특히 카메라용 이미지센서, LED램프 및 디스플레이 등이 포함된 광전자 반도체가 가장 빠른 속도로 성장할 것으로 분석했다.
차량용 NAND 플래쉬 메모리 수요는 올해 1.2테라바이트(Terabytes)에서 2019년 3.0테라바이트로 연평균 27% 증가할 전망이다. 주로 인포테인먼트, 에프트마켓, 안전(Safety) 등에 사용된다.
지난해 차량용 반도체 매출액 상위 10위 업체는 르네사스(일본)이 전년과 동일하기 1위를 기록했으며 연이어 인피니언(독일), ST마이크로일렉트로닉스(프-이), NXP세미컨덕터(네덜란드), 텍사스이스트루먼트(미국), 로버트보쉬(독일), 덴소(일본), 온세미컨덕터(미국), 도시바(일본) 순이었다.
카메라모듈 = 주로 주차보조 시스템에 사용되는 카메라는 차량 후방영상을 전송하는 RVC(Rear View Camera), 차량 외부 사방의 영상을 전송하는 AVM(Around View Monitoring) 카메라 등이 해당한다. 최근에는 차선이탈경고, 블랙박스, 나이트 버전 카메라, 운전자 상태 인식 등에도 카메라가 적용되면서 탑재 수가 증가하고 있다. 따라서 향후 고급차 중심으로 카메라 장착 개수가 최대 12개까지 늘어날 것으로 예측된다.
카메라 모듈 판매가는 모바일 보다 5배 감량 높아 2020년경에는 차량용 카메라모듈 시장이 모바일용 보다 2배 이상 커질 것이라는 전망도 나오고 있다. 영상처리 기술과 관련해서는 이스라엘 기업인 모빌아이가 세계 자동차용 영상처리 솔루션의 80%를 차지하고 있다.
글로벌 반도체 시장 각축전
르네사스는 자동차용 MCU 시장(40%)과 차량정보용 시스템온칩(SoC) 시장(70%), 산업용 MCU 시장(26%)에서 업계 점유율 1위와 더불어 2013년 자동차용 반도체 부문에서 매출 31억7500만달러로 1위를 달리고 있다. 지난 3월 나노 프로세서를 적용한 전장용 MCU ‘RH850’과 초저전력 MCU ‘RL78’을 시연했고 차량 주위를 고해상도 3D 입체 파노라마 영상으로 보여주는 “3D서라운드 모션 솔루션, 첨단운전자지원시스템(ADAS)용으로 R-Car 패밀리 솔루션을 공개하는 등 시장을 선도해 나가고 있다.
인피니언은 자동차 반도체 부분에서 2013년 매출 23억1000만달러, 8.6%의 시장 점유율로 2위 업체이다. 현재 자동차용 반도체는 규모는 작지만 가장 높은 수익률을 기록하고 있어 점차적으로 자동차용 반도체 사업으로 무게중심을 이동하고 있다.
인피니언은 자동차용 반도체 분야에서 표준우위를 확보하기 위해 차량용 인터페이스 표준그룹인 플렉스레이 컨소시엄과 오토사 그룹에 잇따라 가입하고 있으며 현대자동차와 제휴를 맺고 BMW, 닛산을 비롯한 자동차업계와 기술협력을 확대하고 있다. 특히 고전압 자동차용 전력반도체 기술 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있다.
ST마이크로일렉트로닉스는 2013년 매출 20억2200만달러, 세계 시장점유율 7.6%를 기록한 자동차용 반도체 세계 3위 기업이다. 파워트레인, 차체, 안전, 인포테인먼트 분야의 강세에 힘입어 ST 내에서 오토모티브 비중은 2014년 25%를 차지했다. 이는 인더스트리얼과 파워 디스크리트 부문 다음으로 ST 내에서 두 번째로 큰 비중이다. 한국 내에서 ST 오토모티브 사업은 2014년 전년 대비 7% 성장률을 보였다.
지난 11월 ST는 “자동차는 앞으로도 ST의 성장에서 더없이 중요한 분야이다. 앞으로 자동차 분야에서액티브 안전 제품(카메라 및 레이다 기반 제품)에 집중할 계획이며 이를 위해 FD-SoI 기술을 적용할 예정이다”며 “32비트 MCU와 더불어 300mm 상의 40/28nm 임베디드 플래시, 110/90nm 스마트 파워, 110nm VIPower, 28nm FD-SoI와 같은 ST만의 첨단 기술들에서 매출 신장에 집중할 계획이다”고 전했다.
프리스케일의 자동차용 반도체 부문은 2013년 매출 18억3500만달러를 기록했다. 2014년 글로벌 기준 자사 내 오토모티브 매출 점유율은 약40%이고 한국지사의 경우 약 70%로 높은 비율을 나타냈다. 프리스케일은 자동차용 반도체 전문기업으로 MPU, MCU, 애플리케이션 프로세서(AP), 아날로그&센서, RF 반도체 등 차량의 ‘두뇌’에 해당하는 반도체를 생산하고 있다.
더불어 자동차와 인더스트리얼 분야의 기능 안전 표준에 맞춘 시스템 규제 과정을 도입해 ISO 26262 와 IEC 61508 표준을 준수하는 기능 안전 프로그램과 보안기술을 보유하고 있다. 글로벌 10위권 자동차 업체 중 8곳이 프리스케일의 AP를 쓰고 있다.
NXP는 자동차용 반도체 부문에서 2013년 매출 15억7600만달러로 세계 5위를 달성했다. 차량 내 네트워킹에서부터 Car-to-X 통신, 텔레매틱스, NFC, 전기차용 고전압 제어제품 등 총 8개의 자동차용 전장 제품을 아우디와 전략적 파트너십을 맺고 있다.
자동차 반도체 시장에서 가장 큰 이슈 중 하나는 지난 4월 확정된 NXP와 프리스케일의 합병이다. 합병 이후 지난 6월 미국 오스틴에서 열린 기자간담회에서 그렉 로우 프리스케일 최고경영자(CEO)와 리차드 클레머 NXP CEO는 합병에 따른 향후 전략으로 첨단운전자보조시스템(ADAS) 등 오토모티브 비즈니스 영역에서의 기술·개발에 협력해 나가겠다고 발표한 바 있다.
양사 CEO는 "ADAS와 커넥티드 MCU 개발에 집중하기 위해 현재 50여명의 인원이 통합 태스크포스팀(TFT)을 구성해 최적의 효과를 내기 위한 조직 구성 방안을 모색 중"이라고 설명했다.
TI는 2013년 자동차용 반도체 매출 15억200만달러, 세계 시장점유율 5.6%를 기록한 6위 업체이다. 2014년 TI 전체 반도체 매출 중 자동차용 반도체 제품 비중은 13%이고 특히 MCU에서 강세를 보이며 ADAS와 인포테인먼트 애플리케이션 부분이 성장을 이끌고 있다. 한국에서 TI는 현대기아차 등 완성차업체들과 스마트카 관련 기술개발 프로젝트를 진행하고 있으며 전담팀을 운영하고 있다.
TI는 “자동차 제조사들이 요구하는 스마트카 기술은 고객의 요구에 맞추어 급진적으로 다양하게 변화하고 있다. 특히 ‘안전’에 대한 부분에 관심이 많아짐에 따라 ADAS 시장이 빠르게 성장하면서 이 분야에 강력한 포트폴리오와 기술을 보유한 TI에 대한 관심도 점차 증가하고 있는 것 같다”며 “TI는 2016년에도 지속적으로 ADAS 분야에 초점을 맞춰 공략하고 개발자의 문제해결을 위한 지원을 계속할 예정이다”고 전했다.
자일링스는 점차적으로 오토모티브 제품을 늘려나가며 시장을 구축하고 있다. 자일링스의 2015년 7~9월 회계 보고서에 따르면 방송, 소비자 및 오토모티브 시장은 전체 수익의 18%를 차지하면서 전년 동기 대비 4%로 성장했다. 자일링스는 ADAS 모듈을 위한 FPGA와 징크(Zynq)-7000 프로그래머블 SoC 기반 디바이스를 16개 제조업체를 통해 오토모티브 및 운송 산업으로 지원하고 있다. 더불어 오토모티브 인증을 갖춘 디바이스와 동작 시스템, IP 및 플랫폼과 같은 포괄적인 솔루션을 함께 제공한다.
국내 기업들도 뒤늦게 자동차 전장시장에 뛰어들었다. 지난 2013년 출범한 LG전자의 자동차전장부품 사업본부인 VC사업본부가 GM의 전기차 쉐보레 볼트 EV(Chevrolet Bolt EV) 개발의 전략적 파트너로 선정됐다고 지난 9월 밝혔다. LG전자는 쉐보레 볼트 EV에 구동모터 인버터, 차내충전기, 전동컴프레셔, 배터리팩, 전력분배모듈, 배터리히터기, DC-DC컨버터, 급속충전통신모듈, 계기판, 인포테인먼트 시스템 등 핵심부품과 시스템 11종을 공급할 예정이다. 또 LG전자는 미국 반도체 업체 프리스케일과 자율주행차용 ‘차세대 지능형 카메라 시스템’을 공동 개발하기로 하고 최근 양해각서(MOU)를 지난 10월 체결했다. 신한증권에 따르면 LG전자의 VC 사업부의 올해 매출액은 1조9100억원으로 추정되고 있다.
삼성전기는 지난 2006년도부터 차량용 카메라 모듈을 개발하고 있으며 2013년 8월부터 시제품(the before market product)을 국내외 자동차 생산 업체에 공급하고 있다. 삼성전기는 렌즈의 설계와 생산(tooling)에 있어 100% 삼성전기 내부 자원으로 가능한 기술력과 프로세스를 확보했다.
2015년 오토모티브 관련 기술 어디까지 왔나
오토모티브 시장의 성장세를 반영하듯 올해 유독 자동차 반도체 신제품 출시가 활발했다. ADAS에 필요한 기술인 충돌감지 센서, 3D 서라운드 뷰 및 위치추적, DC/DC 컨버터(고전압을 저전압으로 변환해 주변기기용 전원을 공급하는 장치) 등 기존보다 더 세분화되고 성능은 향상된 점이 특징이다.
충돌감지 = ST는 중앙제어 에어백 충돌감지 센서 2종을 주변 충돌감지 센서, 에어백 시스템 IC, 마이크로컨트롤러와 함께 출시했다. 이번에 출시된 AIS1120SX와 AIS2120SX는 120g 수평방향의 단일 및 듀얼 축 MEMS 가속도 센서로 차량의 에어백 제어 유닛(ACU)에 장착돼 센서 데이터를 평가하고 안전 장치(restraint system)를 적절하게 작동시키는 역할을 담당한다.
TI가 선보인 커패시티브 센서 IC ‘FDC2214’는 무선, 전원 공급 장치, 조명 및 모터 등에서 발생하는 환경 잡음의 영향을 받지 않고 인체 및 물체 감지를 구현할 수 있다. 기존 커패시티브 센서 솔루션보다 60배 향상된 성능을 제공한다.
프리스케일은 차세대 77㎓ 레이더 기술을 적용하고 ISO 26262 표준을 충족하는 차세대 레이더 칩셋을 공개했다. 이 제품은 완전한 레이더 시스템이 통합돼 AEB(비상 브레이크), BSA(사각 지대 감지), LDWS(차선 이탈 방지) 및 보행자 감지와 같은 애플리케이션에 적용해 차량 주변 감지 기능을 제공한다.
3D 위치추적 및 서라운드 뷰 = ST는 자동차 내비게이션 IC 테세오 III(TESEO III)와 작동해 정확한 3D 위치 추적을 할 수 있는 테세오 드로우(TESEO DRAW)를 출시했다. 테세오 드로우는 위성 정보에 자이로스코프, 가속도 센서 및 차륜 속도 센서와 같은 자동차 센서들의 데이터를 융합해 고도와 같은 3차원 공간 상의 위치도 정확하게 계산해낼 수 있다.
TI는 ADAS 영상 분석을 위해 3D 서라운드 뷰 애플리케이션용으로 최적화된 차량용 시스템온칩(SoC) ‘TDA2Eco’를 선보였다. 이 제품은 엔트리카 및 중형차를 위한 서라운드 뷰 솔루션으로 TDA2를 바로 대체할 수 있으며 전력 절감 및 최적화된 성능과 BOM을 제공한다.
자일링스는 자이론(Xylon)과 함께 2D/3D 서라운드 뷰 시스템을 위한 자동 멀티 카메라 이미지 스티칭 IP를 발표했다. 오토모티브 logiADAK 3.0 첨단 운전자 지원(advanced Driver Assistance) 시스템 개발 키트와 정확한 예측이 가능한 logiOWL IP를 통해 1등급 차량용 전자 기기 공급업체 및 제조업체는 단 몇 초 만에 정확한 완성차 레벨 멀티카메라 캘리브레이션을 할 수 있다.
DC/DC 컨버터 = 리니어는 자동차 시스템에 이상적인 2A, 70V 내장 스위치를 갖춘 전류 모드 고정 주파수 SEPIC/부스트 DC/DC 컨버터 ‘LT8495’를 공개했다. 2.5V~32V의 입력 전압 범위에서 동작하며 스위칭 주파수는 250kHz~1.5MHz 사이에서 단일 저항을 통해 프로그램이 가능하며 외부 부품 크기를 최소화 시킨다.
타이어 압력 모니터링 = 프리스케일은 트럭 및 대형 차량용 타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS) ‘FXTH8715’을 선보였다. 해당 솔루션은 압력, 온도, 가속도 값을 수집 및 송신할 수 있다. 이는 안전한 차량 관리의 개선 및 타이어 압력 감지 시스템을 최종 노드로 바꿔주는 정교한 분석을 가능하게 한다.
보수적인 전장 시장, 진입 성공하면 안정성 높다
자동차 시장은 사고 시 생명안전과 직결되기 때문에 품질기준이 까다롭고 부품업체 선정 시 새로운 시도를 선호하지 않아 후발 업체가 진입하기 어려운 보수성을 지니고 있다. 그러나 일단 시장에 성공적으로 진입하게 되면 실적 안정성에 큰 도움이 되는 산업이다.
가정용 반도체의 수명이 1~3년이고 산업용 반도체 수명이 5~10년인 것과 비교 했을 때 자동차용 반도체는 15년 이상으로 제품 교체 주기가 길다. 또 재고 위험이 크지 않고 상대적으로 판가가 높으면서 판가 하락폭이 작은 편이다. 또 스마트폰 교체주기는 대략 2~3년인데 자동차의 교체주기는 4~10년에 달하기 때문에 장기간 매출 실현에 유리하고 재고 위험이 낮은 장점이 있어 IT 업계에서 자동차 전장은 새로운 기회로 주목 받고 있다. 앞으로 반도체 업계에서 오토모티브 시장에서 선두를 차지하기 위한 경쟁은 더욱 치열해질 것으로 본다.
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