반도체 산업 [3] 반도체 회사의 분류

 

 

 반도체 제조 공정에 따라 크게 설계(design) -> 제조(Fabrication, FAB) -> 패키징 및 검사로 나눌 수 있다.

 

 이때

설계만 담당하는 경우는 팹리스(FABless),

제조/생산만 담당하는 경우를 파운드리(Foundary),

제품 포장에 해당하는 패키징 및 검사/ 테스트만 전문으로 하는 업체를 OSAT라고 한다. 

 

만일, 이 모든 과정을 하나의 기업이 수행하는 경우 이러한 회사를 IDM(Integrated Device Manufacturer, 종합 반도체 기업) 이라고 한다.

 

Fabless 에 해당하는 기업은 AMD, Nvidia, Apple, Google 등이 있고

Foundary에 해당하는 기업은 TSMC가 대표적이며,

OSAT는 Amkor, ASE 등이 있다.

IDM에는 삼성, 하이닉스, 인텔 등이 해당한다.

 

각각의 업체와 분야에 대해 조금 더 자세히 알아보겠다.

 

팹리스(Fabless)

 

 

 팹리스(Fabless) 업체는 반도체 설계만을 담당하는 업체이다. 반도체 설계는 '특정한 부품을 구동시키기 위해 칩을 디자인을 하는 것'을 말한다.

 

 예를 들어, 휴대폰에 들어갈 GPU가 필요하다면, GPU에 연산창지, 통신부, 캐쉬 메모리 등을 디자인 하는 것이다. 현재 반도체 부품은 복잡도가 높아 한 기기에 들어갈 모든 부품을 한두사람이 설계가 불가능하기 때문에 수많은 사람이 각자 맡은 파트를 block 담당하여 설계를 하고 이것들을 최종적으로 모아 하나의 칩을 완성하는 것이다. 이들은 반도체 제조회사에 최종도면인 Layout을 보내 칩을 획득한다. 각각의 block을 설계하는 것도 어렵지만, 이들을 조합하는 것 역시 어렵기 때문에 점차 팹리스의 중요성이 올라가고 있다.

 

 

 팹리스는 생산설비가 없는, 칩의 설계만을 전문으로 하는 업체이며 제조 시설이 없기 때문에 대부분이 연구 개발비 및 인건비로 구성된다. 따라서 일정 매출이상에서는 이익률이 급격히 상승하고 진입이 비교적 쉽다는 특성을 가진다. 전 세계 반도체 매출액 상위 기업 중 팹리스 업체는 점차 증가 중이며, 최근에는 중국에서 정부차원에서 팹리스 산업을 전략적으로 육성하여 급격히 성장하고 있다. 반면 한국의 경우 대부분 영세한 규모와 낮은 영업이익률로 인해 아직까지는 투자 여력이 부족하다.

 

 

파운드리(Foundary)

 

 반도체 제품을 구현하기 위한 제조공정을 '전공정'이라고 하는데, 전공정 과정은 실제로 물리적으로 반도체 제품을 구현하는 부분이기도 하고, 금전적인 부분과 가장 연관되어있어 전체 산업에서 가장 중요한 부분이기도 하다.

 

파운드리(Foundary)는 반도체 칩을 설계하지 않고 설계 전문업체(팹리스)로부터 주문받은 칩의 생산을 전문적으로 하는 회사를 의미한다. 파운드리 업체는 자체적으로 공정기술을 개발하여, 자신들의 공정 기술을 써서 제품을 만들어달라고 설계업체에 마케팅을 하는 것이다. 고객에게 제공하는 파운더리의 기술수준, 기술 특징, 설계에 도움이 되는 요소 및 디자인 툴 등을 통틀어 'PDK'라고 한다. 현재 파운드리 업체는 대만의 TSMC가 대표적이며, 이외에도 삼성 파운더리 등이 있다. 

 

 파운드리도 크게 자체 설비가 없이 수탁 생산만을 하는 순수(pure-play) 파운드리와 자체 설계 제품의 생산과 함께 수탁 생산도 병행하는 IDM 파운드리로 나눌 수 있다. 현재는 순수 파운드리 업계가 전체 파운드리 시장의 90프로 이상을 차지하고있다. TSMC가 시장 점유율 1위를 차지하고 있으며, 치킨게임이 심한 업계이기도 하다. 

 

 

OSAT(Outsourced Semiconductor Assembly and Test)

 

 반도체 전공정이 끝난 칩을 제품으로 만들어주기 위해서는, 반도체 칩의 데이터 입력과 출력 단자를 외부와 연결하는 패키징(Packaging)과 생산이 끝난 제품을 대상으로 정상 동작 유무를 판별하는 검사 및 테스트가 필요한데 이들을 반도체 후공정이라고 한다. 이것을 전문적으로 담당하는 업체를 OSAT라고 한다.

 

 Packaging(패키징)은 칩과 외부를 연결하는 작업으로, 반도체 칩을 물리적으로 보호하며 상호 배선 및 전력 배급을 위해 필요한 공정이다. 테스트는 FAB(생산) 공정이 끝난 웨이퍼를 대상으로 하는 웨이퍼 레벨 테스트와 양품을 선택하여 패키징이 완료된 칩을 검사하는 Final Test로 구분된다.

 

 한국에는 이러한 패키징 업체가 많지 않으며, 삼성전자와 SK하이닉스가 자체적으로 Advanced Packaging을 개발하고 있다.

 

 

 

IDM(종합 반도체 기업)

 

IDM은 설계부터 제조, 패키징 및 검사까지 일괄 공정체제를 구축한 완성 기업을 의미하며, 기술력과 규모의 경제를 통해 경쟁적 우위를 얻을 수 있어 예상 수익이 높지만, 실패에 대한 위험도 큰 편이다. 소품종 대량생산에 적합하며, DRAM이나 메모리 반도체 생산이 주요적이다. SK하이닉스, 삼성전자, Intel(인텔), 마이크론 등이 대표적이다.

 

칩리스(Chipless)

 

 이전에는 반도체 설계를 하는 대부분을 팹리스 업체에서 담당하였지만, 반도체 칩의 기능과 크기가 증가하면서 복잡도가 증가하였고 팹리스만이 부담하기 어려워졌다. 이에 수요에 맞춰 반도체의 블록을 제공해주는 업체를 칩리스라고 하며, 이들이 만드는 블록을 IP(Intellectual Properties)라고 한다. IP는 특정 기능을 하는 설계 블록의 설계도의 지적 재산권이며 이들이 제공한 IP는 팹리스 업체가 차용한다. 이들이 만든 IP의 소유권은 팹리스 업체가 가지고 있다.

 

 팹리스의 대표주자인 TSMC도 수많은 칩리스 업체와 협업을 하고 있으며, 이들은 더 나아가 칩리스의 IP를 독점적으로 확보하여 팹리스 파트너에게 제공하는 방식의 전략도 가지고있다.

 

 

디자인하우스(Design House)

 

 팹리스 업체는 파운드리에 Layout(레이아웃)을 보내 파운드리는 이것을 보고 칩을 제조하지만, 팹리스 업체가 최초 설계한 도면은 이런 Layout이 아닌 조합의 형태로 되어있어 이것을 Layout으로 변환하는 업체를 디자인하우스라고 한다. 디자인하우스는 팹리스가 제조한 설계도면을 레이아웃으로 다시 디자인하거나 팹리스에서 제작한 레이아웃을 검증하는 Back-end 디자인을 수행하는 기업이다.

 

보통 이런 레이아웃 변환은 팹리스에서 하거나, 파운드리에서 제공하지만, 팹리스에서 레이아웃에 대한 이해나 변환에 쓰는 자원을 아끼기 위해, 혹은 고객이 몰려 커버를 하지 못하는 경우 디자인하우스에 외주를 주는 것이 보편적이다.