자동차용 반도체 ‘가속 페달’을 밟아라

자동차용 반도체 및 전자부품 선택 가이드

시장 조사 기관에 따르면 전 세계 자동차에 사용되는 전장부품의 비중이 2002년 12% 수준에서 오는 2007년 37%까지 확대될 전망이다. 고급자동차를 보면 이 같은 현실이 더욱 확연해 진다. 고급 자동차의 제조원가에서 전장부품이 차지하는 비율이 최고 20%에 이르고 있기 때문이다.전장부품 원가 50% 전망현대자동차의 경우 1990년대 초반 10%선에 불과했던 전장부품 비율이 2000년대에 접어들면서 5% 이상 증가했다는 통계가 나왔다. 기아자동차와 쌍용자동차도 양산차의 전장부품 비중이 원가 대비 평균 12~15%에 달하고 있다. 업계는 향후 10년 이내 자동차에서 전장부품 및 기기가 차지하는 비중이 제조원가 중 50% 수준에 이를 것으로 전망하고 있다.사정이 이렇다보니 자동차 생산규모 세계 5위의 국내 시장은 세계적인 자동차 반도체회사들의 격전지가 되고 있다. 정부와 국내 관련업체들이 부랴부랴 자동차용 반도체를 개발하겠다고 나선 이유도 여기에 있다.자동차용 전장부품은 1990년 이전에 알터네이터, 엔진 제어기 등 자동차에 전장부품을 탑재하는 정도가 적은 편이었으나 1990년대 초반 ABS, 에어백 등의 안전장치, 후반기에 들어서는 자동차 내 통신, 멀티미디어, 자동차항법장치와 같은 편의장치를 중심으로 확대됐다. 2000년 이후에는 자동차간거리 제어, 초음파 경보장치, 자동주차 등의 지능형 자동차 및 텔레매틱스 관련 시스템이 급속도로 증가하고 있다. 현재 하이브리드 자동차와 연료전지 자동차가 발표되면서 자동차는 갈수록 첨단화되고 있다.자동차용 반도체는 생명과 직결되는 문제이기 때문에 가장 먼저 신뢰성을 따진다. 또한 자동차는 계속해서 움직이기 때문에 충격이나 동일한 신호 수신 등을 만족해야 한다. 따라서 고신뢰성에 부합하는 자동차용 반도체의 시장도 다양하고 폭넓다.하지만 국내 자동차용 반도체는 대부분 수입에 의존하고 있으며 선진국에 비해 기술적으로도 상당히 뒤처져 있는 상황이다. 이에 따라 정부는 자동차용 반도체 산업 분야를 차세대성장동력 사업 과제로 선정, 관련 기업 및 기관들의 협력을 유도하고 있다.지난 1997년 자동차용 반도체 개발을 위해 출범한 시스템IC 2010사업단을 계기로 자동차용 반도체 기술 개발이 본격적으로 시작됐다. 당시 정부는 대우자동차를 중심으로 컨소시엄을 구성, 자동차부품연구원과 함께 기술개발을 시작했으나 IMF 구제금융 사태를 겪으면서 기술개발 사업이 무산됐다.이에 따라 정부는 1997년에 중지했던 사업의 재추진을 위해 시스템IC 2010사업의 일환인 2단계 사업을 2003년 10월부터 진행했다. TPMS (Tire Pressure Monitoring System)와 자동차용 LCD 드라이버IC 과제가 이때부터 시작된 사업이다.같은 해 12월 정부와 산학연 관계자들은 자동차 반도체 포럼을 설립했다. 포럼에는 자동차부품연구원, 반도체연구조합 등의 유관 기관과 현대자동차, 기아자동차, 삼성전자, 하이닉스, KEC, 페어차일드코리아, 현대모비스, 만도 등 자동차사와 반도체 기업들이 참석해 산업 발전 방향을 모색했다. 이 자리에서 반도체 업체는 수요처가 적극적인 구매의사 내지는 원하는 제품에 대한 사양 및 향후 기술 로드맵을 제공하지 않고서는 자동차용 반도체 시장에 적극 뛰어들기 힘들다는 입장을 표명했다. 자동차 업체들도 검증되지 않은 반도체를 바로 탑재해야하는 위험 부담을 안을 수 없다고 못 박았다. 이 포럼은 각 업계의 이해관계를 확인하는 자리였지만 업계간 공동 기술개발과 자동차용 반도체 공정 및 설계기술 확보에 대한 실질적인 사업을 추진한다는 데 뜻을 모은 성과도 거뒀다.지난해에는 삼성전자와 현대자동차간의 미묘한 갈등으로 자동차용 반도체 사업이 위기를 맞을 뻔 했다는 얘기도 들려왔다. 자동차용 반도체 개발을 위해 현대자동차의 기술이 공개돼야 한다고 주장한 삼성전자 측과 르노삼성자동차의 지분을 소유하고 있는 삼성그룹이 향후 자동차 사업을 재개할 수도 있지 않느냐는 현대자동차 측의 이견이 문제의 발단이었다고 업계 관계자는 전했다. 현재 삼성전자와 현대자동차는 서로의 입장 차이를 좁히면서 자동차용 반도체의 공동 기술개발을 재추진하고 있다.코아리버 컨소시엄, 자동차 TPMS 개발이 같은 정부의 지원사업과 관련 업체들의 협력이 진행되면서 최근에는 가시적인 성과도 나타나고 있다.지난해 6월, 삼성전자는 현대모비스와 협력해 자동차용 네트워크 반도체 시제품을 개발했다. 삼성전자, 현대모비스, 전자부품연구원 등이 시제품 개발에 참여했으며 삼성전자는 약 두 달간 이 칩을 검증하고, 현대모비스는 검증된 칩을 실제 네트워크 시스템을 구현해 실증실험을 거쳤다. 이 시제품은 2007년까지 실증 테스트를 완료할 예정이며, 이르면 2008년부터 실제 자동차에 적용될 것으로 예상된다.이 외에도 삼성전자, 현대모비스 등은 MEMS를 기반으로 한 자이로센서(SIP 형태), 자동차 파워 스위치, 초음파경보장치용 시스템 IC 등을 개발하고 있다.코아리버는 시스템IC 2010 사업의 일환으로 현대모비스, 현대자동차, 인팩요코, 자동차부품연구원 등과 컨소시엄을 구성, 지난해 9월 자동차 TPMS(Tire Pressure Monitoring System)용 SoC인 TPMS1.0을 개발했다.코아리버 이종오 팀장은 “이 제품은 -40~125℃의 극한의 조건에서 작동할 수 있도록 개발됐다”며 “향후 2년여의 추가 연구개발을 통해 제품이 보완되면 연간 약 3조원 규모의 TPMS(Tire Pressure Monitoring System) 시장에서 경쟁할 수 있을 것”이라고 말했다. 현재 개발 중인 TPMS2.0은 TPMS1.0(MCU+TX) 기능에 RX 기능이 추가되어 운전자와 양방향 통신이 가능한 것이 특징이다.이밖에 ABS(Anti-lock Brake System) 등 자동차 안전과 관련된 제어장치용 반도체 개발에 박차를 가하고 있는 삼성전자는 정부의 3개년 프로젝트인 MCU(Microcontroller Unit) 사업에 착수해 상당한 진척을 보이고 있다.페어차일드코리아는 지난해부터 자동차용 범용 IGBT를 생산하고 있으며, 정부의 지원으로 스마트 스위칭 기능의 SoC 30종을 개발 중이다. 또한 올해 투자를 크게 늘려 품목을 점차 확대할 계획이다.한편, 기술협력 및 독자적인 기술개발을 추진하고 있는 기업들도 있다. 만도의 ESP(Electronic Stability Program)는 지난해 대한민국 10대 신기술로 선정돼 기술력을 인정받았다. 이 제품은 자동차용 반도체가 속도, 선회각, 미끄러짐 등을 스스로 감지해 브레이크와 엔진을 제어하는 첨단 제어장치로 국내에서는 최초이며, 세계에서는 네 번째로 독자 개발된 것이다. 이 외에도 만도는 차세대 지능형자동차 프로젝트의 일환으로 개발 중인 통합 섀시제어장치(UCC), HDS(Hill Descending Program), 전자식 에어서스팬션, 자동주차 시스템 등이 자체 기술로 상용화할 계획이다.매그나칩 반도체는 지난해부터 CIS를 활용한 LDWS(Lane Departure Warning System)를 SoC화하는 것을 시작으로 자동차용 애프터마켓 반도체 분야에 집중하고 있다.지난 2월 현대자동차는 현대오토넷에 이어 전장품의 계열사인 본텍을 공식합병하면서 자동차용 반도체, 텔레매틱스 단말기, 연료전지 등 다양한 전장기술개발에 총력을 기울이고 있다.또한 자동차 모듈 업체인 현대모비스는 지난해부터 반도체 업체들과 협력하여 부품 및 기능의 SoC화에 주력하고 있다. 이처럼 기업들은 향후 자동차용 반도체 시장성의 중요성을 인식하고 기업간의 제휴 및 자체 기술개발을 통해 기술 경쟁력 확보에 주력하고 있다.국내 자동차용 반도체 국책과제의 구심점 역할을 하고 있는 차세대 성장동력사업단의 조중휘 단장은 “아직까지 확실한 성과는 없지만 정부와 기업들 간의 협력을 통해 2007년까지 일정 수준의 경쟁력을 확보할 것으로 예상한다. 2008년에는 국책과제 추진 사업 중에서 일부 제품이 상용화될 것으로 전망된다”고 밝혔다.조 단장은 2010년에는 국내 자동차용 반도체의 국산화율이 5~10% 정도 성장할 것으로 내다봤으며 특히 자동차 업체들의 원가절감과 관련된 S/W 환경개선, 시스템IC 중 MCU 부분에서 효과가 나타날 것으로 예상했다.국산화율 5~10% 전망차세대 성장동력사업의 자동차용 반도체 개발 과제는 △초음파경보장치용 시스템 IC △CAN 네트워크 시스템 IC △MEMS 기반의 자이로 센서 △자동차 파워 스위치 △DSR IC 등 크게 5가지로 나뉜다.이외에 사업단이 향후 구상하고 있는 사업분야로 에너지 변환 전력반도체 개발 계획이 있다. 개발 참여업체로 현대자동차, 기아자동차를 중심으로 LS산전, 페어차일드코리아가 컨소시엄을 구성하여 이르면 올해 성장동력사업으로 재출범할 예정이다. 시행 과제로는 하이브리드카용 전선 및 전력변환장치 분야로 예상된다.동부아남반도체와 페어차일드코리아는 지난달 성장동력사업의 하나인 자동차용 고전압 반도체 기술개발을 위해 파운드리 계약을 체결하기도 했다. 이번 프로젝트를 통해 60V급 BCD(바이폴라ㆍCMOSㆍDMOS) 기술과 85V급 BCD 기술, 5V 아날로그 고전압 반도체(HV) 기술 등을 개발할 계획이다. 이 사업은 동부아남반도체를 중심으로 페어차일드코리아가 참여하고 한양대학교가 위탁기관으로 선정되어 2010년 6월까지 진행된다. 1단계로 2008년 6월까지 총 74억원의 연구개발비가 투자된다.이번 기술개발은 국내 팹리스 업체들에게 안정적인 자동차용 고전압 공정기술을 제공, 국내 자동차용 고전압 반도체 산업을 육성하기 위한 시금석이 될 전망이다.이밖에도 차세대 반도체 성장동력사업의 일환으로 자동차의 안정성에 관련된 부분으로서, 현재 2단계 사업이 진행되고 있으며 내년 3단계 과정이 끝나면 사업을 더욱 확대할 계획이다.조단장은 “정부가 추진하고 있는 국책과제 사업이 성공적으로 이뤄질 경우 지속적으로 자동차용 반도체 개발을 위해 노력할 것이며, 자동차 산업과 반도체 산업이 윈-윈(WIN-WIN) 관계를 구축할 수 있도록 최선을 다 할 것”이라고 말했다. <오영관 기자>INTERVIEW / 조중휘 차세대성장동력반도체사업단장“신뢰성 갖춘 제조시설 구축해야”5대 국책과제 중 일부 제품화 단계차세대 반도체 성장동력사업단은 기업들과 함께 다각적으로 차세대 반도체 시장인 자동차용 반도체 기술개발을 위해 5대 국책과제를 진행하고 있다. 기업들간의 윈-윈(WIN-WIN) 관계를 구축할 수 있도록 촉매 역할을 하고 있는 성장동력사업단의 단장인 조중휘 단장을 만나 국내 자동차용 반도체 전반적인 동향을 들어봤다.■현재 국내 자동차용 반도체 산업의 현황은.우리나라는 자동차 산업 세계 5위, 반도체 산업 세계 3위의 생산국이며 세계적으로 그 기술력을 인정받고 있지만, 자동차용 반도체 시장에서 국내 기술은 아직까지 미흡한 실정이다. 그러나 2000년대에 접어들면서 국내에서도 가장 시장 진입이 높은 분야를 모색해 왔고 자동차 업체와 반도체 업체간 공조와 국책과제 추진 등으로 2007년에는 일정 수준의 경쟁력을 확보할 것으로 예상된다. 자동차용 반도체 시장은 지난 2000년 전체 반도체 시장의 5%에서 2010년 이후 디지털 가전, 휴대전화용 규모와 비슷한 9%로 성장할 전망이다.■차세대 반도체 성장동력사업단의 주요 역할은 무엇인가.성장동력사업단은 자동차용 반도체 개발을 위해 5대 국책과제인 초음파경보장치용 시스템 IC, CAN 네트워크 시스템 IC, MEMS 기반의 자이로 센서, 자동차 파워 스위치, DSR IC 등을 선정하여 기업들과 함께 추진하고 있으며, 정기적으로 정부와 업계관계자, 전문위원들이 참석해 자동차용 반도체 사업과제 현황과 기술개발을 위한 방안에 대해 논의를 하고 있다.■ 5대 국책과제 중 가장 빠른 성과를 보이는 제품은 무엇인가.현재 초음파경보장치용 시스템이 자동차에 많이 장착되고 있어 가장 먼저 시장에 출시될 전망이며, 그 다음 SAS(Semi Active Suspension) 부분으로 현재 샘플 제품을 테스트하고 있다. MEMS는 주행 시 각도에 따른 안정성 때문에 많은 시간과 테스트가 필요하고, CAN 네트워크 IC도 자동차의 구조 자체를 바꾸는 것으로 시간이 필요하다. DSR IC의 경우는 샘플 제품이 테스트 중에 있으며 출시된다면 애프터 마켓에 먼저 사용될 가능성이 높다.■국내 자동차용 반도체 개발을 위한 과제는.자동차용 반도체는 사실 막대한 연구개발비와 선진국의 높은 장벽 때문에 자동차 업체와 반도체 업체도 쉽게 접근하기가 어려운 것이 현실이다. 따라서 정부는 물론 각 업체들도 장기적인 계획을 수립해 보다 집중적으로 투자할 수 있는 분위기를 조성해야 한다. 또한 국내의 많은 시스템 반도체 업체들이 자동차용 반도체 설계 능력은 우수하지만, 제조공정 능력을 갖춘 국내 기업이 없다는 것이 문제다. 신뢰성 확보가 시급하다는 말이다. 이것이 관련 업계가 함께 풀어 나가야할 과제이다.<오영관 기자>INTERVIEW / 유영익 페어차일드코리아반도체 자동차 반도체 개발팀장“자동차용 반도체 신뢰성, 가격 모두 만족해야”파워 스위치부터 HV IC까지 라인업…올해 5~6개 제품 출시글로벌 전력용 반도체 기업인 페어차일드반도체가 자동차용 반도체에 쏟는 정성은 각별하다. 페어차일드반도체는 차세대반도체 산업으로 떠오른 자동차용 반도체 분야를 선점하기 위해 일찍부터 오토모티브 프로젝트를 가동해왔다. 현재 정부의 차세대성장동력반도체사업의 일환으로 스마트 오토모티브 스위치(Smart Automotive Switch) 개발, 즉 SAS 프로젝트를 진행하고 있는 점도 이를 잘 말해주고 있다. 이 프로젝트를 이끌고 있는 유영익 전무를 만나 페어차일드반도체의 자동차용 반도체 개발에 대한 전반적인 얘기를 들어봤다.■현재 SAS 프로젝트의 진행상황은 어떤가.스마트 스위치 제품은 올해 이미 1개 제품이 나왔고 내년 초까지 3개 제품이 더 나올 계획이다. SAS 제품도 MOSFET과 IC 사이의 절연 문제를 비롯하여 특히, 패키징의 신뢰성 기술이 상당히 중요한 부품이다.■정부 프로젝트에 페어차일드반도체가 참여한 가장 큰 이유라면.삼성전자 시절부터 쌓아 온 높은 수준의 전력용 반도체 기술을 인정해준 결과인 것 같다. 국내 반도체 업체의 팹이 스마트 스위치 제품의 제조 공정에 적합하지 않다는 이유도 있다. 이는 10A~100A 범위까지 제조할 수 있어야 하는 완전히 새로운 공정인데 가전 분야는 국산화된 전력 반도체가 많지만, 자동차 분야는 많이 뒤떨어져 있는 상태이다.■페어차일드반도체가 자동차용 반도체 분야에서 갖는 위치는.2010년 상용화를 앞두고 있는 하이브리드 자동차의 경우, 현재의 14V 배터리에 추가로 모터 구동을 위한 200V 이상의 배터리가 사용되며 대전력을 제어할 수 있는 IGBT 모듈 기술 개발이 요구되고 있다. 페어차일드반도체코리아는 40A/60V급 트렌치 MOSFET 스위치 제품의 샘플 제작까지 마친 상태이며 가전용 IGBT의 양산 기술을 확보하고 있어 언제든지 고객의 요구를 만족시킬 수 있는 기술을 제공할 수 있다.■자동차용 반도체 분야에서 페어차일드반도체의 향후 계획은.페어차일드는 파워 MOSFET, IGBT, 모터 드라이버, LED 드라이버 등 다양한 제품을 개발 생산하고 있지만, 특히 엔진 연료분사장치와 하이브리드 IGBT에서 HV IC 4개 제품과, 소형 모터드라이브 2개 제품이 올해 모두 선보이게 될 것이다. 이처럼 디스크리트 개발 기술, 패키지 기술과 같은 주변 환경을 갖춘 페어차일드는 빠른 속도로 자동차용 반도체 분야를 점유해 나갈 것이다.<신윤오 기자>Q&A / 나는 이렇게 생각한다Q 국내 자동차용 반도체 시장을 어떻게 보십sl까?(최근 가장 큰 관심을 기울이고 있는 자동차용 반도체의 어떤 분야인가)■권창근 필립스 반도체 과장1994년 자동차 프로토콜이 처음 소개될 때부터 네트워크 트랜시버를 공급해온 필립스는 전 세계 모든 시장을 주도하고 있으며 유럽에서는 다섯 대의 차량 중 네 대의 차량에 필립스 트랜시버가 적용되어 있다. 자동차용 반도체는 올해에도 작년과 마찬가지로 성장을 계속할 것으로 예상하고 있다. 현재 필립스에서 주력하고 있는 분야는 카 인포테인먼트와 In-vehicle network(IVN)이다.■김명선 액텔코리아 지사장약 2008년경에는 자동차용 반도체 시장에서 FPGA가 224M 달러 정도의 시장을 차지할 것이라고 예상이 된다. 이중에서도 텔레매틱 분야에서 FPGA 사용이 많이 증가할 것이다. 왜냐하면 내비게이션, GPS, LCD 컨트롤, 디스플레이, 음성인식 등 여러 분야에서 타임투마켓 이유에서 기존 상용 칩보다는 FPGA를 사용하게 될 것이다. 이 시장에 대응하기 위해서 Actel은 지금 전 제품에서 차량용 용도에 맞는 제품군을 출시하고 있다.■오준남 (주)만도 중앙연구소 전자개발팀장자동차는 성능향상, 신기능 추가, 환경오염 개선을 위해서 기계적인 제품에서 전자화 제품으로의 가속화가 더욱 될 것으로 보기 때문에 10% 이상의 성장이 예상된다. 업계 구조조정으로 다소 지연될 여지는 있다. 최근 가장 큰 관심을 기울이고 있는 분야 모터, 솔레노이드 코일(Solenoid coil)들의 사용이 많아지고 있기 때문에 스마트 파워 IC와 ASIC도 연구하고 있다.■이승수 프리스케일반도체 기술연구소 부장반도체를 이용한 전장 모듈의 급속한 대체로 국내 자동차사들도 진보된 품질위주의 자동차를 만들 수 있는 절호의 기회를 맞았다. 하지만 이는 3세계 자동차 회사들에도 주어진 동등한 기회이므로 국내의 자동차 관련사들이 자체기술에 더욱 힘을 기울여야 한다는 전제 조건이 따른다. 올해 이후 3년간은 우리에게 유리해진 국내 반도체 시장이 크게 증가하는 중요한 시점이라고 생각한다.■전부일 매커스 마케팅팀 차장국내는 아직 운전자 안전 시스템의 형태가 아닌 편의사양, 오락기능, 부가기능 등의 부분적 수요가 발생하고 있을 따름이다. 내비게이션, 오디오/비디오 시청각장치, 간단한 음성인식 형태에서 시작하고 있으며, 현재의 기계중심 아키텍처에서 점점 전자 장비 형태로 진화하리라 기대하고 있다. 자일링스 경우에도 무납 성분의 그린(Green) 제품과 자동차 업계 표준(TS-16949,AEC-Q 등)을 지향, 특화 제품을 별도로 개발, 제공하고 있다.■김병우 실장 자동차부품연구소 전장부품연구센터자동차 반도체 시장은 완만한 상승세를 이어갈 것으로 예측된다. 기존 자동차용 반도체 시장은 8% 내외의 신장세가 예측되고 하이브리드 전력변환용 반도체(IGBT 모듈 등)에 대한 기술개발이 본격화될 것이라 생각한다.<신윤오 기자>

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