반도체 산업, 팹리스와 파운드리란?

요즘 반도체산업이 뜨겁습니다.

반도체는 '산업의 쌀'이라고 불릴 만큼 자동차, 스마트폰, 가전제품 등 거의 모든 기기에 반도체가 필수적으로 들어갑니다.

반도체산업에 대해서 공부하다 보면 팹리스와 파운드리라는 단어를 들어보셨을 텐데요.

오늘은 이 팹리스와 파운드리가 무엇인지 와 얼마나중요한단어인지 알아보겠습니다.

 

반도체 산업, 팹리스와 파운드리란?

반도체 산업

반도체 산업은 전자 기기 및 기술 분야에서 중요한 역할을 합니다.

이 산업은 복잡한 제조 공정과 기술 발전을 특징으로 하며, 다양한 구성 요소와 하위 시스템으로 이루어져 있습니다.

이러한 구성 요소 중에서도 팹리스(fabless)와 파운드리(foundry)는 반도체 산업에서 핵심적인 역할을 담당합니다.

팹리스는 반도체 설계 전문 회사를 의미하며, 이들은 반도체 칩의 설계와 개발에 집중하며, 제조 공정은 외부 파운드리에 아웃소싱의뢰를 합니다.

팹리스 업체는 최신 기술과 혁신적인 아이디어를 바탕으로 고성능 반도체 칩을 설계하는데 주력하며, 시장의 요구에 빠르게 대응할 수 있는 유연성을 가지고 있습니다.

대표적인 팹리스 기업으로는 NVIDIA, AMD, ARM Holdings 등이 있습니다.

파운드리는 반도체 제조 전문 기업입니다.

우리나라의 대표적인 기업인 삼성전자가 이 '파운드리'에 속합니다.

이들은 팹리스 업체로부터 설계 도면을 받아 실제 반도체 칩을 생산합니다.

파운드리는 대규모 생산 시설과 고도의 기술력을 보유하고 있으며, 높은 수율과 품질을 보장하기 위해 노력하며, 또 고객사의 다양한 요구에 맞춰 최첨단 공정 기술을 개발하고 적용하며, 안정적인 공급망을 구축하여 적시에 제품을 공급하는 역할을 담당합니다.

대표적인 파운드리 기업으로는 TSMC, 삼성전자, UMC 등이 있습니다.

 

팹리스 기업의 정의와 중요성

 

앞서 설명한 팹리스에 대해서 자세히 알아보겠습니다.

팹리스(Fabless)란 반도체 제조 공정 중 하드웨어 소자의 설계와 판매만을 전문으로 하는 회사를 의미합니다.

즉, 반도체 칩을 직접 생산하지 않고, 설계에만 집중하는 기업 형태입니다.

 

첫째, 제조 공정에 대한 부담이 없기 때문에 보다 민첩하게 시장 변화에 대응할 수 있습니다.

 

둘째, 고정 비용이 상대적으로 낮기 때문에 수익성이 높을 수 있습니다.

 

셋째, 특화된 설계 기술을 바탕으로 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다.

또 고도로 전문화된 분야이기 때문에 특정 기술이나 응용 분야에 집중함으로써 경쟁력을 강화할 수 있습니다.

동시에 규모의 경제를 실현할 수 있어 대량 생산에 따른 비용 절감 효과도 큽니다.

 

대표적인 팹리스 기업으로는 퀄컴, 엔비디아, AMD 등이 있습니다.

 

 

파운드리 기업의 역할과 기능

 

파운드리(Foundry)는 반도체 산업에서 가장 일반적인 비즈니스 모델 중 하나로, 고객사의 주문에 따라 반도체 칩을 생산하는 위탁생산 전문업체를 말합니다.

이들 기업은 대규모 생산 시설과 고도의 기술력을 바탕으로 다양한 종류의 반도체 칩을 생산하며, 주로 종합 반도체 기업(IDM), 팹리스(Fabless), 디자인하우스(Design House) 등으로부터 주문을 받아 제품을 생산합니다.

주로 로직 반도체(Logic Chip), 마이크로컨트롤러(Microcontroller), 아날로그 반도체(Analog Chip) 등을 생산하며, 최신 기술을 적용한 미세공정(FinFET, EUV 등)을 활용하여 고성능·저전력 반도체를 생산합니다.

다양한 고객사의 요구에 대응하기 위해 다품종 소량생산 체제를 갖추고 있으며, 빠른 시장 출시를 위해 턴키(Turn-key) 방식의 서비스를 제공하기도 하며, 이러한 역할과 기능을 통해 파운드리는 반도체 산업의 핵심적인 축으로서 지속적인 성장과 발전을 이루고 있습니다.

 

대표적인 파운드리 기업으로는 TSMC, 삼성전자, 인텔 등이 있습니다.

 

팹리스와 파운드리 간의 협력 과정

일반적으로 팹리스와 파운드리 간의 협력과정에 대해 간단히 알아보겠습니다.

1. 설계 단계: 팹리스 업체는 반도체 칩의 설계를 담당한다. 이들은 반도체의 구조, 동작 원리, 성능 등을 고려하여 설계를 진행하며, 이를 위해 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램을 활용한다. 

2. 제조 의뢰: 설계를 마친 팹리스 업체는 파운드리 업체에 제조를 의뢰한다. 이때, 파운드리 업체는 제조 공정과 기술, 생산 일정 등을 협의하여 계약을 체결한다.

3. 웨이퍼 가공: 파운드리 업체는 고객으로부터 받은 설계 데이터를 기반으로 웨이퍼(Wafer)를 가공한다. 이 과정에서는 산화, 포토, 식각, 증착, 이온 주입, 연마 등의 공정이 순차적으로 이루어진다.

4. 테스트 및 패키징: 가공이 완료된 웨이퍼는 테스트를 거쳐 양품과 불량품으로 구분된다. 양품은 다시 패키징(Packaging)되어 최종 제품으로 완성된다.

5. 출하 및 대금 결제: 완성된 제품은 고객사에 출하되며, 파운드리 업체는 고객사로부터 대금을 결제받는다.

이러한 협력 과정에서 팹리스와 파운드리는 서로의 전문성을 바탕으로 상호 보완적인 역할을 수행하며, 이를 통해 반도체 산업의 발전에 기여하고 있습니다.

 

팹리스와 파운드리의 대표적인 성공 사례

퀄컴은 대표적인 팹리스 기업으로, 스마트폰용 애플리케이션 프로세서(AP) 분야에서 세계 최고의 기술력을 보유하고 있습니다.

퀄컴은 자체적으로 생산 시설을 보유하지 않고, TSMC나 삼성전자 등의 파운드리 기업에 생산을 위탁합니다.

그 결과, 높은 수익성과 빠른 시장 대응력을 확보할 수 있었습니다.

대만의 TSMC는 파운드리 분야에서 세계 1위 기업으로, 높은 기술력과 철저한 품질 관리를 바탕으로 애플, 퀄컴, 엔비디아 등 글로벌 IT 기업들의 제품 생산을 담당하고 있습니다.

또 고객사의 요구에 따라 맞춤형 서비스를 제공하고, 생산 일정을 철저히 준수하며, 보안 유지에도 많은 노력을 기울이고 있습니다. 

두 기업의 공통점은 자사의 핵심 역량에 집중하고, 나머지 부분은 외부 전문 기업에 위탁함으로써 경영 효율성을 극대화했다는 점입니다.