반도체 기업의 종류와 역할 (이미지=삼성전자)

반도체는 크게 여섯 가지 과정을 거쳐 만들어지고 유통된다. 

어떤 반도체를 만들지 계획을 세우는 개발, 개발할 반도체를 구체화한 설계, 설계한 반도체를 복잡한 공정을 거쳐 만들어 내는 생산, 생산한 반도체를 개별 제품 단위로 포장하는 패키징, 패키징한 반도체 이상 여부를 검사하는 테스트, 테스트를 통과한 반도체를 수요자에게 전달하는 유통의 과정이 있다.

반도체 기업은 여기서 어떤 단계를 맡고 있느냐에 따라 달라진다.

종합반도체기업 IDM(Integrated Device Manufacturer)

위에서 말한 모든 과정을 직접 수행하는 기업을 종합반도체기업, IDM이라고 한다.

반도체의 개발부터 설계, 생산, 패키징, 테스트, 판매, 유통까지 직접 수행하며, 여기에 필요한 팹(Fab)을 보유하고 있다.

대표적인 IDM 기업으로는 우리나라의 삼성전자와 SK하이닉스, 미국의 인텔이다.

△ 팹(Fabrication Facility)

ㅣ 실리콘 웨이퍼(Wafer) 위에 수많은 개별 반도체 칩(Die, 다이)을 가공하는 제조시설을 말한다.

ㅣ 개별 칩(Die)을 패키징하여 PC, 스마트폰 등에 들어가는 CPU, GPU, RAM 등을 만든다.

IDM 기업은 주로 메모리 반도체에 대해서만 개발부터 유통까지 직접 수행한다.

하지만 반도체 구조가 복잡한 비메모리 반도체에 대해서는 설계, 생산, 패키징, 테스트를 전문으로 하는 팹리스, 파운드리, OSAT 같은 기업들과 역할을 나누어 수행한다.

칩리스 (Chipless)

이름에서 알 수 있듯 반도체 칩 자체가 없다고 해서 칩리스라고 부른다. 

설계의 배경이 되는 설계 라이선스를 IDM, 파운드리 기업에 제공하여 IP(Intellectual Property, 지적재산권)  사용에 따른 라이선스, 로열티 수익을 얻기 때문에 IP 기업이라고도 부른다.

칩리스 기업은 크게 IP 코어(IP soft core, IP firm core, IP hard core)를 판매하는 기업과 설계 자동화 도구(EDA, Electronic Design Automation)를 판매하는 기업으로 나눌 수 있다.

IP 코어 기업은 CPU 코어, GPU 코어, 인터페이스 등 반도체 칩의 핵심 블록 설계를 판매하는 기업이다. 영국의 Arm, 미국의 Synopsys와 Cadence가 대표 기업이다.

EDA 기업은 반도체 설계를 자동화하고 검증하는 소프트웨어를 판매하는 기업이다. 미국의 Synopsys와 Cadence, 독일의 Siemens가 대표 기업이다.

소수의 칩리스 기업이 업계의 설계 표준을 장악하고 있고, 이들이 쌓아 온 설계 기술과 데이터베이스를 따라잡기 어렵기 때문에 대부분 IDM, 팹리스 기업이 사용하고 있다.  

팹리스 (Fabless)

이름에서 알 수 있듯 제조시설((Fabrication, Fab)이 없다고 해서 팹리스라고 부른다. 

반도체 설계와 판매를 담당하고, 자체 설계한 제품을 파운드리에 맡겨 생산한다.

칩리스와 달리 자신의 제품 브랜드로 유통한다.

미국의 엔비디아(NVIDIA), 퀄컴(Qualcomm), 브로드컴(Broadcom), AMD(Advanced Micro Devices)와 대만의 미디어텍(MediaTek) 등이 대표 기업이다.

파운드리(Foundry)

파운드리(Foundry)의 원래 뜻은 틀인 주형(鑄型)에 재료를 부어 금속이나 유리 제품을 찍어 내는 공장을 의미하지만, 반도체 산업에서는 반도체 전공정(Front End) 생산만을 전문적으로 수행하는 기업을 뜻한다. 설계를 전문으로 하는 칩리스와 팹리스의 생산기지라고 보면 된다.

하지만 파운드리는 단순히 생산만 하는 공장이 아니라, 수조원대의 막대한 시설 투자와 고도의 생산기술이 필요한 첨단 기술의 집약체로 봐야 한다.

우리나라의 삼성전자 파운드리(Samsung Foundry), 대만의 TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), 미국의 글로벌파운드리(GlobalFoundries), 중국의 SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corporation) 등이 대표 기업이다.

TSMC가 7nm 이하의 초미세 첨단 공정에서 압도적인 점유율을 가지고 있지만, 유일한 경쟁자인 삼성전자 파운드리가 GAA(Gate-All-Around) 기술을 통해 3nm 이하 첨단 공정에서 점유율을 높여가고 있다.

OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test)

반도체를 설계, 생산한 이후 오류가 있는지 없는지 확인하는 작업을 수행하는 기업이 OSAT이다.

반도체 후공정(Back End)인 패키징과 테스트만을 전문적으로 수행한다.

OSAT 기업은 크게 패키징 기업과 테스트 기업으로 나눌 수 있다. 

패키징 기업은 파운드리에서 생산된 실리콘 웨이퍼(Wafer) 위에 수많은 개별 반도체 칩(Die, 다이)을 낱개로 하나하나 잘라내어 패키징하는 작업을 수행한다. 최근에는 2.5D 패키징, 3D 패키징 등 첨단 패키징 기술이 매우 중요해지면서 OSAT의 역할이 단순한 패키징을 넘어 제2의 전공정(Front End)으로 불릴 만큼 중요성이 커지고 있다.

테스트 기업은 팹 공정과 패키징 공정을 마친 반도체의 품질과 신뢰성을 테스트한다.

우리나라의 SFA반도체, 하나마이크론, 엘비세미콘, 미국의 앰코 테크놀로지(Amkor Technology), 대만의 ASE Technology Holding이 대표 기업이다.

우리나라 OSAT 기업들은 세계 순위에서는 다소 밀리지만 삼성전자, SK하이닉스 등 IDM과의 긴밀한 협력 관계를 통해 안정적인 점유율을 확보하고 있다.