반도체 생태계는 무엇인가 / IDM 팹리스 IP 디자인하우스 파운드리 OSAT

지난 시간에는 반도체 용어 정리 1편과 2편을 통해 IDM, 팹리스, 파운드리, NPU 등 핵심 개념을 살펴보았는데요.
이번에는 그 연장선으로 ‘반도체 생태계’에 대해 정리해 보려 합니다.

설계부터 생산, 조립, 검사, 유통까지 수많은 기업들이 유기적으로 연결되어 있는 하나의 거대한 산업 구조입니다.
이 복잡하면서도 정교한 흐름을 우리는 ‘반도체 생태계(Semiconductor Ecosystem)’라고 부릅니다.

 

 

IDM - 종합 반도체 기업

IDM(Integrated Device Manufacturer)은 반도체의 설계, 생산, 조립, 검사, 판매까지 전 과정을 내부에서 직접 수행하는 기업입니다.

반도체를 처음부터 끝까지 다 만드는 '종합반도체회사'라고 보시면 됩니다.

대표 기업으로는 삼성전자, 인텔, SK하이닉스, 텍사스 인스트루먼츠 등이 있습니다.

이런 기업들은 ‘팹(FAB)’이라 불리는 반도체 생산설비를 직접 운영하며, 막대한 자본과 기술력이 요구됩니다.
그래서 규모가 큰 대기업 중심의 회사들이 IDM을 할 수 있는 구조입니다. 

 

반도체 생태계 설명 (출처: 삼성반도체이야기)

 

팹리스 - 설계만 전문으로 하는 회사

팹리스(Fabless) 기업은 반도체 생산시설 없이 설계만 전문적으로 수행하는 회사입니다.
‘Fabrication(제조)’ + ‘less(없다)’의 합성어로, 말 그대로 생산 공장이 없는 구조입니다.

 

반도체를 제조하는 생산시설을 팹(FAB)이라고 합니다. 

 

팹리스는 기술력 중심으로 제품을 기획하고 설계합니다. 대부분의 회사는 미국에 있는 회사입니다. 

주로 시스템 반도체(CPU, AP, NPU 등) 시장에서 활약하며, 대표 기업으로는 퀄컴, 애플, 엔비디아, AMD, 미디어텍 등이 있습니다.

 

2021년 팹리스 시장 매출 순위 (출처: 파이낸셜뉴스)

 

 

파운드리 - 팹리스의 반도체를 대신 생산해주는 곳

파운드리(Foundry)는 설계를 맡은 팹리스 회사로부터 설계도를 받아, 실제로 반도체를 제조해주는 회사입니다.

 

대표적으로 TSMC, 삼성전자, 글로벌파운드리, UMC, SMIC 등이 있습니다. 

이 중 TSMC는 전 세계 파운드리 시장의 절반 이상을 차지할 정도로 압도적인 경쟁력을 가지고 있습니다.

파운드리 산업은 수십 조 원 단위의 초기 투자와 첨단 공정 기술이 필요하기 때문에 진입장벽이 매우 높습니다.

 

팹(FAB)을 운영하려면 반도체 생산시설을 구축하는데 수십조원대의 높은 투자비용이 발생하기 때문에 파운드리 회사의 진입장벽이 높은 것 입니다. 

 

24년 3분기 파운드리 시장 점유율 (출처: 조선비즈)

 

 

디자인하우스 - 설계와 생산의 연결다리

디자인하우스(Design House)는 팹리스가 만든 회로 설계를 파운드리 생산에 맞게 조정해주는 역할을 합니다.
즉, 설계와 생산을 잇는 중간 허브라고 할 수 있죠.

 

디자인하우스는 반도체 제조공정을 고려한 최적화 설계를 수행합니다. 

 

삼성전자 DSP 파트너사 소개 (출처: 삼성전자)

삼성전자의 경우 ‘DSP(Design Solution Partner)’를 통해 디자인하우스와 협력하고 있습니다.

DSP는 삼성전자의 디자인하우스를 담당하는 파트너사입니다. 

 

 

IP 기업 - 설계 블록을 미리 제공하는 숨은 주역

반도체 IP(Intellectual Property) 기업은 설계할 때 반복적으로 사용되는 회로 블록을 미리 만들어 제공해주는 회사입니다.

 

팹리스 기업은 이 IP를 활용해 설계 기간을 단축하고, 효율성을 높입니다.

대표 IP 기업으로는 ARM, 시높시스, 케이던스, 이메지네이션 테크놀로지 등이 있습니다.
특히 ARM은 전 세계 스마트폰용 칩 설계의 핵심을 차지하고 있으며, 2023년에는 나스닥 상장으로도 화제가 되었습니다. 

 

 

OSAT - 반도체 후공정을 책임지는 기업

OSAT(Outsourced Semiconductor Assembly and Test)는 반도체의 패키징과 테스트를 전문적으로 수행하는 회사입니다.

 

파운드리에서 제조된 웨이퍼를 낱개의 칩으로 잘라내고, 외부 환경으로부터 보호하며, 전기적으로 연결되도록 패키징하는 게 이들의 역할입니다.

 

대표적인 OSAT 기업으로는 SFA반도체, 하나마이크론, 두산테스나, 네패스야크 등이 있습니다.
스마트폰이나 전기차처럼 부품 구성이 다양한 제품이 많아지면서 다품종 소량생산 시대의 핵심 기업으로 주목받고 있습니다.

 

정리

정리하자면, 반도체 생태계는 다음과 같은 회사들이 유기적으로 연결된 구조입니다.

• IDM : 전 과정을 자체 수행
• 팹리스 : 설계 전문
• 파운드리 : 위탁 생산
• 디자인하우스 : 설계, 생산 연결
• IP 기업 : 설계 블록 제공
• OSAT : 후공정 전문

이처럼 반도체는 혼자 만드는 게 아니라, 여러 기업들이 서로 협업하면서 만들어가는 산업이라는 걸 알 수 있습니다.

전체를 이해해야 반도체 생태계를 이해할 수 있습니다. 

 

반도체 생태계에 대해서 참조한 내용을 하단 링크에 넣어놓겠습니다!!

 

반도체 용어에 대해서도 같이 공부해 보세요!!

 

반도체 용어 1편 / IDM 팹리스 파운드리 CPU AP 나노미터