미국과 중국의 반도체 산업

[Donky]

글로벌 반도체 시장은 디지털 전환(DX), 4차 산업혁명(4IR) 실현에 따른 AI, 빅데이터, 메타버스, 자율주행차, 디지털 화폐, 블록체인 등 신기술의 발달로 지속적인 성장이 예견된 가운데 미국, 중국을 비롯한 주요국은 반도체 산업 글로벌 공급망 확보를 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 그동안 자유무역을 기반으로 형성된 반도체 산업의 글로벌 분업구조는 기업의 혁신과 기술개발의 원동력이 되었으나, 이제 기술 민족주의와 함께 자국 내 가치사슬 형성을 도모하는 추세가 글로벌 반도체 산업 전반에 걸쳐 부정적 영향을 미칠 것으로 전망된다. 날로 심화되어 가는 미중 반도체 패권 경쟁은 글로벌 반도체 공급망 재편뿐만 아니라 우리 경제에도 큰 영향을 미칠 수 있다. 이에 본 연구에서는 미국과 중국의 반도체 산업 육성정책과 함께 우리 반도체 산업의 공급망 구조와 리스크를 자세히 분석하고 대응방안을 모색한다. 본 연구보고서는 총 5개의 장으로 구성되었다.

   제1장에서는 선행연구에 대한 평가를 통해서 본 연구와의 차이점을 자세히 서술하고, 연구방법론과 학술적ㆍ정책적 기여도에 대해서 설명한다.

   제2장에서는 글로벌 반도체 공급망 현황을 분석하고 미국 반도체 산업 공급망 리스크에 대해서 분석한다. 현재까지 글로벌 반도체 산업은 가치사슬별 분업화가 잘 발달되어 왔다. 반도체 개발 초기단계인 칩리스(Chipless)→설계전문(Fabless)→수탁전문(Foundry)→패키징ㆍ검사(ATP)→납품(Delivery)으로 국제분업화가 이루어져, 각 국가의 제조 강점에 따라 GVC가 정착되어 왔다. 이들은 제품기술개발(Product Technology)이 강한 국가(미국, 유럽), 제조공정기술(Process Technology)이 강한 국가(한국, 대만), 조립검사(ATP) 생산의 비교우위가 높은 국가(중국, 대만, 말레이시아, 베트남) 등으로 글로벌 가치사슬이 조성되어 수십 년 동안 생산 효율성을 도모해 왔다.

   미국 반도체 기업들은 글로벌 공급망에서 시장점유율로는 월등히 세계시장을 앞서고 지배력을 발휘하고 있다. 하지만 제조공정별로 살펴보면 미국은 웨이퍼 가공공정 부문과 EUV 장비에 취약하며, IC 설계 및 관련 지적재산권(IP), 제조장비 등의 세계시장 점유율은 여전히 ​​높다. 최근 들어 반도체 공급망 리스크가 커짐에 따라 각국은 자국 반도체 생산능력 강화정책으로 적극 대응하고 있다.

   최근 미국정부 역시 반도체 등 주요 산업분야에 대한 공적 지원체계에 엄청난 변화가 있었다. 2019년 이전에는 연방정부의 각 부처와 지방정부에 의한 개별 프로젝트 지원이 중심이었지만, 2020년부터 큰 예산이 동반된 종합적인 지원체계를 갖춘 법안이 제출되어 의회와 협력을 도모하고 있다. 2020년 6월 「CHIPS(Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors) for America」 법안이 제출되었는데, 이 법안은 미국 내 반도체 제조를 부활시키기 위해 R&D에 자금을 제공하고 기술 공급망을 확보하는 것을 목표로 하고 있다. 이후 제안된 「American Foundries Act of 2020(AFA)」은 반도체 제조시설 확대를 촉진하기 위한 보조금 제공을 목적으로 하는 법안이다. 이 두 법안은 2021년 6월 「미국 혁신경쟁법(United States Innovation and Competition Act of 2021)」에 포함되어 상원에서 가결된 상태다. 이 법안은 반도체를 포함해 미국의 과학기술 역량을 강화하고 중국의 안보 위협에 대응하기 위한 내용으로 구성되어있으며, 특히 각종 조사나 중국에 대한 제재조치에 있어 동맹국의 협조가 강조되고 있어 동 법안의 향방을 예의주시할 필요가 있다.

   제3장에서는 미국과의 반도체 패권 전쟁 당사국인 중국의 반도체 산업 육성정책에 대해서 다룬다. 중국의 반도체 산업은 2016년 이후 연평균 12%씩 급성장했고, 중국은 글로벌 반도체 소비의 60%, 최종 수요의 33%를 차지하고 있다. 한편 중국은 반도체 수입에 있어 한국과 대만에 크게 의존하고 있다. 중국 내 반도체 수요가 계속 증가하고 있는데, 중국의 반도체 수지 적자는 2020년 –2,337억 달러에 달했다.

   중국은 현재 반도체 소비시장의 역할만을 할 뿐 제조와 관련된 모든 핵심 기술들은 미국 및 미국의 동맹국, 그 파트너 국가들이 보유하고 있다. 미국의 대중 반도체 산업 제재는 10nm 미만의 첨단산업에 대한 제재이며 그 이하의 범용기술에 해당되는 미국 제품의 대중 수출은 허가하고 있다. 중국은 글로벌 반도체 매출 점유율의 5%만을 차지하고, 주로 공급망상 조립ㆍ테스트ㆍ패키징(ATP) 부문에 참여하는 등 글로벌 반도체 공급망에서 제한된 역할을 한다.

   중국정부는 반도체 수입의존도와 공급망 리스크를 낮추기 위해 반도체 분야에 막대한 투자를 유도하고 있다. 아울러 2021년 3월 「14차 5개년 계획 및 2035 중장기 목표」에서 반도체 분야를 전략육성 분야의 하나로 선정하고, 빅펀드라 할 수 있는 국가 반도체 대기금, 중국판 나스닥이라 할 수 있는 커촹반, 세제지원 등을 통해 반도체 산업을 육성하고 있다. 그러나 현재 미국이 추진하고 있는 수출통제, 투자제재, 금융제재는 중국의 반도체 자립도를 높이는 데 큰 장애요인이 되고 있다.

   제4장에서는 글로벌 반도체 산업 공급망을 기업 차원에서 분석하고 이를 통해 글로벌 공급망상에서 미국과 중국 반도체 기업의 위상을 분석했다. 네트워크 분석을 활용하여 글로벌 반도체 공급망 현황을 분석하고 이를 도식화하였으며, 반도체 기업간의 매개 중심성(between centrality)과 연결 중심성(degree centrality)을 추정하여 해당 기업의 공급망 내 위치를 파악하고자 했다. 네트워크 분석에 있어서 전체적으로 미국기업과 삼성전자의 강세가 두드러졌으며 중국기업은 약세를 면치 못했다. 다만 중국의 화웨이(Huawei), 레노버(Lenovo), 샤오미(Xiaomi) 정도가 글로벌 공급망에서 어느 정도의 존재감을 보여주는 상황으로 파악되었다. 이들 중국기업은 반도체 생산에 직접 관여하지는 않지만 PC, 스마트폰, 태블릿 등 IT 기기를 생산하는 기업으로서 반도체의 소비자 역할을 한다.

   본 연구에서 전체 기업간 네트워크를 기반으로 추정한 매개 중심성은 삼성전자가 0.259로 가장 높고, 그 뒤를 인텔(Intel), 퀄컴(Qualcomm) 등 미국기업과 대만의 TSMC가 따르고 있다. 매개 중심성을 볼 때 반도체 산업의 전체 공급망 네트워크에서는 설계ㆍ제조 혹은 파운드리 기업이 다른 부분에 비해 중요한 위치를 차지한다는 것을 알 수 있다. 연결 중심성의 경우도 매개 중심성 순위와 매우 유사하게 나타났다.

   이 장에서 설계와 제조에 특화된 중국의 하이실리콘(Hisilicon)과 파운드리에 특화된 SMIC는 글로벌 반도체 공급망에서 영향력이 크지 않음을 확인했다. 이들 중국기업은 매우 높은 대외 의존도를 보이고 있고, 특히 반도체 생산기업은 아니지만 글로벌 공급망상에서 중요한 위치를 차지하고 있는 중국의 화웨이는 미국기업에 대한 의존도가 매우 높음을 확인했다. Eikon 데이터베이스에 의하면 SMIC에 물건을 공급하는 기업 중 미국기업이 1/3가량으로 가장 높은 비중을 차지하였고, 그 밖에 영국, 독일, 네덜란드 등 유럽의 기업들이 높은 비중을 차지하는 것으로 나타났다. 반도체 생산기업은 아니지만 공급망에서 중요한 위치를 차지하고 있는 화웨이 역시 높은 대외 의존도를 지니고 있는 것으로 나타났다. 화웨이에 물품을 공급하는 기업 중 미국기업이 차지하는 비중은 절반에 가까운 43%에 달하며, 판매처 중 미국기업이 차지하는 비중은 약 20%인 것으로 나타난다. 화웨이의 공급처와 판매처 중 미국기업이 가장 큰 비중을 차지하는 것이다. 반면 중국 자국기업이 차지하는 비율은 공급처와 판매처 각각 15% 및 10% 정도인 것으로 조사되었다. 이렇듯 중국기업의 높은 대외 의존도 역시 자립화를 어렵게 만드는 요인이다. 앞으로도 중국 반도체 기업들은 미국 주도의 글로벌 반도체 공급망에서 상당 기간 어려움에 처할 가능성이 높다.

   마지막으로 제5장에서는 한국 반도체 산업의 공급망 구조에 대해서 자세히 분석했다. 2020년 한국의 반도체 수입액은 약 570억 3천만 달러이며, 중국(31.2%), 대만(20.4%), 일본(13.6%) 순으로 수입했다. 시스템 반도체가 총 반도체 수입의 39.1%, 메모리 반도체가 31.7%를 차지하여 두 품목이 70.8%를 차지하고 있다. 중국과 홍콩으로부터는 메모리 반도체(78.3%)와 시스템 반도체(44.6%)가 대부분을 차지하며, 대만으로부터는 시스템 반도체, 일본과 미국으로부터는 반도체 장비와 소재 수입이 많다. 반도체 소재는 12개 품목이 총수입의 80.9%를 차지하며, 대일 의존도가 매우 높다. 2020년 반도체 수출액은 약 954억 6천만 달러이며, 중국(43.2%), 홍콩(18.3%), 베트남(9.6%) 순으로 수출하고 있다. 메모리 반도체가 총 반도체 수출의 62.0%, 시스템 반도체가 28.0%를 차지하여 두 품목이 90.0%를 차지한다. 중국과 홍콩으로 메모리 반도체의 71.3%, 시스템 반도체의 46.6%를 수출하며, 중국이 큰 비중을 차지한다.

   한국은 중국 및 미국으로 이어지는 글로벌 공급망 거점을 구축하여 지역별로 특화된 생산체제를 구축했다. 중국에는 패키징 업계가 많아 이를 활용하기 위해 웨이퍼 가공된 반제품 수출이 대부분을 차지하며, 중국으로부터 수입은 삼성전자, SK하이닉스 등 현지 투자법인으로부터 한국으로 수출하는 기업 내 무역이 많다. 한편 글로벌 공급망에서 일본이 압도적인 우위를 가지고 있는 분야의 공급망 관리에 유의할 필요가 있다. 한국은 당분간 일본 소부장 산업에 의존해야 하는 기술적 취약성으로 관련 품목의 공급망 관리에 주의할 필요가 있다.

   반도체 소재를 생산하는 한국기업의 원료 수입 등 원천기술 미확보로 인해 해외의존도가 높은 것도 큰 리스크다. 반도체 제조 기초 원료와 함께 반도체 공정 수입품목 중에서 한 국가의 점유율이 50% 이상을 차지하는 품목은 공급망 리스크 대상으로 간주하여 상시적으로 관리할 필요가 있다.

   미국의 반도체 주도권 강화와 미중 디커플링 정책은 반도체 산업 글로벌 공급망 구조에 가장 큰 변수다. 미국은 반도체 핵심기술에 대한 통제를 강화하면서 중국 반도체 산업이 신기술에 접근하지 못하도록 중국을 포위하는 ‘디지털 만리장성(萬里長城)’을 쌓아 철저하게 중국 기술에 대한 접근을 차단할 것으로 전망된다. 미국은 반도체 기술패권으로 중국을 통제하면서 중국에 투자한 반도체 기업들의 탈중국화를 장기적으로 유도할 것이며, 첨단 반도체 생산은 중국 외 지역에 두는 공급망 구조로 재편하고자 할 것으로 전망된다. 반도체 핵심기술 선진국과 독점기술 기업들의 글로벌 시장 지배력 및 동맹국 간 공급망 구조 강화도 예상된다.

   세계는 기술패권을 이용한 헤게모니 전쟁 중으로, 이런 ‘신냉전’ 속에서 일본은 한국의 반도체 산업에 대해 지속적으로 견제할 것이며, 미국ㆍ일본ㆍ대만 반도체 동맹은 한국 반도체 산업에 도전이 될 수 있다. 우리 반도체 기업들은 중국 내 진출한 다국적 기업과 중국기업의 반도체 수요를 충족하며 성장해 왔으나, 향후 미국의 자국 반도체 기술 통제정책의 방향에 따라 상당 부분 영향을 받을 것으로 예상된다.

   공급망의 다원화 및 중복은 필수 사안이며, 우리 반도체 산업은 글로벌 가치사슬의 전환시대에 직면해 있다. 단기적으로는 미국 주도의 공급망에 적극적으로 진출하고 우리의 자체 공급망 안정화에도 힘을 기울일 필요가 있다. 특정 국가에 편중되어 있는 공급망을 분산시키기 위해 현재의 공급망 재편을 기획할 필요가 있다.

   정부의 K-반도체 육성전략과 더불어 R&D 인력 확충, 반도체 종합연구원 설립, 수도권의 반도체 공장 입지지원과 규제 개선이 시급하다. 「수도권정비계획법」을 유연하게 운영하고, 특별법 제정으로 반도체 전문대학원을 신설할 필요가 있다. 최근 중국은 반도체 대학을 다수 설립해 반도체 인력 양성에 적극적인바, 이를 벤치마킹할 필요가 있다