반도체 산업의 지난 몇 년을 그저 사이클을 한 번 지났다고 넘길 수 있습니다. 팬데믹으로 인해 주요 제품에 대한 수요가 감소할 것으로 예상되자 전 세계 반도체 생산량이 감소했습니다. 하지만 수요 감소가 완전히 가시화되지 않자 반도체 회사들은 허둥지둥해야 했고, 글로벌 주문량을 따라잡는 데 몇 달이 걸렸습니다. 그러나 반도체 공급이 증가했음에도 불구하고 새로운 불확실성이 생산과 물류에 영향을 미쳤습니다. 우크라이나 전쟁의 경제적 영향과 미국과 중국 간의 불안정한 무역 역학 관계 등입니다.
하지만 이러한 흐름이 반도체 산업에 너무도 익숙한 사이클을 상징하는 것이 아니라면 어떨까요? 오히려 반도체 산업의 이 격동기는 불확실성이 증가하는 영구적인 시대가 시작되었음을 알리는 신호일 수도 있으며, 공급망 불균형을 예측하고 대비하지 않으면 불안정성을 극복하기 위한 선제적 조치를 취하기가 더 어려워질 수도 있습니다. 이러한 전망은 한 가지 중요한 이유 때문에 더욱 가능성이 높아 보입니다. 일련의 산업 구조적 변화로 인해 수요와 공급의 복잡성이 증폭되고 있으며, 이에 따라 불확실성이 더욱 심화되어 당분간 반도체 산업의 새로운 표준이 될 것이라는 점입니다.
어떤 변화가 있을까요?
- 거의 모든 상업용 및 소비자 구매 상품과 장비의 핵심 구성 요소인 반도체의 보급률 증가
- 부분적으로는 지정학적 긴장으로 인해 반도체 구매자가 국경을 넘어 반도체를 쉽게 조달하는 데 방해가 되는 공급망의 분화
- 반도체 업계에서 보다 성숙한 노드(레거시 공정)를 갖춘 반도체에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 새로운 노드 또는 최신 반도체 기술로의 마이그레이션이 느려지고 있습니다.
- 반도체 제조 공급망 전반에서 탄소 배출량 모니터링 및 추적을 요구하는 규정을 준수해야 하는 필요성
이러한 근본적인 변화로 인해 반도체 공급망이 변화함에 따라 모든 산업의 반도체 고객은 호황기가 돌아오기를 기다리면서 수요와 생산 능력의 변동에 대응하기 위해 사후 대응적인 노력을 기울일 여유가 없습니다. 대신 일련의 사전 예방 및 보호 조치를 통해 지속적인 변동성을 완화할 수 있는 방법을 채택해야 합니다. 이를 통해 업계가 나아갈 방향에 보다 적극적으로 참여하고 궁극적으로 공급망의 탄력성을 확보할 수 있습니다.
구조적 변화로 인해 공급과 수요의 복잡성이 증폭됨에 따라 불확실성이
반도체 산업의 새로운 표준이 될 것입니다.
반도체 공급
반도체 공급망에서 가장 눈에 띄는 구조적 변화는 자동차, 컴퓨터, 항공우주 및 방위산업 등 모든 유형의 제품에 반도체가 보편화되고 있다는 점입니다. 예를 들어, 2019년부터 2021년까지 자동차에 사용되는 반도체의 수는 평균 40% 증가했으며, 전기 자동차, 첨단 보조 주행 시스템, 완전 자율 주행 차량이 보편화됨에 따라 이 수치는 계속 증가할 것입니다. 마찬가지로 사물 인터넷에 참여하는 많은 가전제품과 장비, 휴대폰 기능의 급속한 발전은 반도체에 대한 수요 증가를 더욱 촉진하고 있습니다.
나스닥 보고서에 따르면 현재 6천억 달러 규모의 연간 반도체 판매 시장은 10년이 지나면 1조 달러에 달할 것으로 예상됩니다.
반도체 사용량 증가는 반도체 산업이 시작된 이래로 경기 순환을 지속시키는 요인으로 작용해 온 역학 관계를 더욱 악화시킬 뿐입니다. 반도체 수요와 공급이 움직이는 속도는 극복하기 어려운 내재적 요인으로 인해 크게 달라집니다. 물량이나 반도체 설계 측면에서 수요는 급격하고 자주 변화할 수 있습니다. 그러나 생산 능력을 확장하거나 생산 라인을 재구성하는 데는 시간이 많이 걸리기 때문에 공급을 조정하려는 노력은 거의 항상 수요 변화에 뒤처집니다.
이러한 관계는 팬데믹 기간 동안 가장 두드러지게 나타났는데, 자동차 회사들이 봉쇄 기간 동안 예측할 수 없는 소비자 수요를 충족하기 위해 수요 신호를 하향 조정했다가 다시 상향 조정하면서 반도체 대기 시간이 크게 늘어났기 때문입니다.
반도체 공급업체들은 수요 감소에 대한 초기 예측에 따라 PC 및 모바일 장치와 같은 재택 근무용 장비에 생산 능력을 재할당했습니다. 자동차 제조업체들이 주문을 늘리기 시작하자 반도체 회사들은 갑작스러운 증가세를 따라잡지 못했고, 공급이 변화하는 심리에 충분히 빠르게 대응하지 못하는 불스윕 효과가 크게 작용했습니다. 향후 몇 년 동안 변동성과 함께 예상치 못한 추가적인 수요 증가가 발생할 가능성이 높다는 점을 고려할 때, 반도체 공급망의 스트레스가 줄어들고 안정성이 높아질 것이라는 믿음은 공허한 희망에 불과합니다.
지정학으로 인한 공급망 분열
국제 무역 관계와 국내 반도체 가용성이 산업 경쟁력에 필수적이라는 각국 정부의 인식이 높아짐에 따라 글로벌 반도체 생산 능력이 부분적으로 나눠지고 있습니다. 이로 인해 반도체 고객이 글로벌 공급망에 대한 접근성을 유지하기가 더 어려워지고 있으며, 장기적으로 공급 및 수요 변동성에 상당한 영향을 미칠 가능성이 있습니다.
이러한 현상은 국내 반도체 생산 능력과 혁신을 촉진하기 위해 각국 정부가 시행하는 다양한 인센티브와 특정 국가로의 판매 또는 수출을 막기 위한 제한 조치의 증가에서 가장 분명하게 확인할 수 있습니다(표 1 참조).
각 국의 반됴체 관련 법안
주목할 만한 사례로는 국내 반도체 개발을 위해 각각 520억 달러와 450억 달러를 배정하고 있는 미국 칩스 법과 유럽 칩스 법이 있습니다. 스페인과 인도는 지원 규모가 다소 적은 반면, 한국은 반도체 R&D에 대해 최대 40%의 세액 공제를 제공하고 있습니다.
동시에 무역 제약도 거세지고 있습니다. 미국은 중국을 겨냥한 반도체 수출 제한 조치를 취했고, 네덜란드와 일본도 이에 동참했습니다. 그리고 우크라이나 전쟁으로 인해 미국과 EU로부터의 러시아 기술 수출도 중단되었습니다.
새로운 공정대비 부진한 레거시 공정
반도체 설계와 기능의 개선은 반도체 산업의 지속적인 배경이지만, 이제 이러한 혁신은 공급망 변동성을 심화시키고 지속시키는 데 기여하고 있습니다. 제조업체의 계획된 투자는 더욱 얇고 기능이 풍부한 트랜지스터를 만들어 무어의 법칙을 따르는 데 초점을 맞추고 있지만, 특히 모든 제품에서 성숙 반도체의 사용이 가속화됨에 따라 구형 반도체 설계에 대한 수요는 줄어들지 않고 있습니다(그림 2 참조). 이로 인해 특정 반도체 범주에서 병목 현상이 발생하고 있습니다.
실제로 파운드리에서 생산되는 레거시 반도체에 대한 수요는 2017년 이후 매년 약 5%씩 증가했지만, 현재와 2030년 사이에 이러한 반도체에 대한 연간 제조 용량 증가율은 연간 1%에 훨씬 못 미칩니다. 이러한 전망에 따라 레거시 공정에 대한 공급 문제가 지속적으로 발생할 가능성이 높습니다.
탄소 배출량 추적
기후 변화가 심각하고 시급한 문제라는 증거가 끊이지 않는 상황에서 탈탄소화의 필요성을 무시할 수 있는 산업은 없습니다. 하지만 반도체 산업은 문제가 있습니다. 반도체는 집약적인 제조 공정으로 인해 벨기에 연간 탄소 배출량의 거의 두 배에 달하는 가장 높은 탄소 배출량을 기록합니다. 그리고 반도체 기술이 발전함에 따라 다른 산업에서 실질적인 탄소 배출량 감소가 보고되고 있는 가운데에도 반도체 산업의 탄소 배출량은 증가하고 있습니다. 게다가 반도체 제조는 엄청난 양의 물을 소비하고 상당한 폐기물을 발생시킵니다.
한편 반도체 산업에 종사하는 규제 당국, 투자자, 직원, 고객, 활동가들은 반도체 기업이 검증 가능하고 현실적인 환경, 사회, 거버넌스(ESG) 보고서를 통해 탄소 발자국을 모니터링하고 추적할 수 있는 방법을 개발할 것을 요구하며 조바심을 내고 있습니다. 2015년에는 24%에 불과했던 반도체 기업의 65%가 배출량 계산이 포함된 ESG 보고서를 제출한 데 비해, 2020년에는 65%의 반도체 기업이 배출량 계산이 포함된 보고서를 제출하는 등 일부 조치가 이루어지고 있습니다. 이들 기업 중 일부는 조직 및 제조 부문 배출량과 에너지 사용량을 포함하는 범위 1 및 2 감축 목표를 설정했으며, 일부는 2050년까지 순 제로 목표를 달성하겠다고 약속했습니다.
그러나 이러한 이니셔티브는 필요하지만, 특히 고객이 탄소 발자국을 줄이기 위한 자체 목표를 달성하기 위해 더 많은 친환경 솔루션을 요구함에 따라 공급망의 변동성을 증가시킬 가능성이 높습니다. 이로 인해 일부 수요가 탈탄소화 요건을 빠르게 충족할 수 있는 소규모 반도체 제조업체로 이동할 수 있지만, 이러한 공급은 제한적일 수 있습니다. 동시에 친환경 제품으로 전환하려는 반도체 제조업체는 단기적으로 운영 효율성에 부담을 줄 수 있으며, 일부 반도체 물량에 불확실성을 더할 수 있습니다.
변동성이 큰 공급망 탐색
공급망 일관성의 지속적인 중단에 직면한 고객은 변동성을 최대한 완화하는 전략을 설계하여 위험과 불확실성을 완화하기 위한 조치를 취해야 합니다(예시 3 참조).
첫째, 공급 중단에 대비한 완충 장치를 마련합니다.
여러 가지 접근 방식이 있습니다. 예를 들어, 1년 치 재고를 미리 매입할 수 있습니다. 이러한 무력적인 방법은 공급 리스크를 크게 줄일 수 있지만, 재고 보유 비용이 과도하게 발생할 수 있는 상대적으로 비효율적인 전술적 방법입니다. 이와 유사한 접근 방식은 장기간에 걸쳐 가장 중요한 반도체를 특정 금액으로 구매하기로 약정하는 것입니다. 이를 통해 소수의 공급업체와 강력한 관계를 구축하고 반도체 제조업체에게 향후 수요를 예측할 수 있는 정보를 제공할 수 있습니다. 또한 반도체 공급업체가 특정 반도체나 공정에 대한 용량 투자를 늘리도록 장려하여 수요가 증가하더라도 특정 유형의 반도체 가용성을 보장할 수 있습니다. 일반적으로 반도체고객의 경우, 공급 부족이 발생할 경우 판매 누락이 발생할 가능성이 높은 필수 반도체의 재고를 더 많이 보유하는 것이 전략적으로 유리할 수 있습니다.
예를 들어, 2011년 후쿠시마 지진 발생 후 Toyota는 공급업체에 가장 중요한 반도체에 대해 2~6개월의 재고 버퍼를 확보하도록 요구했습니다. 그 결과 도요타는 다른 많은 자동차 제조업체보다 코로나19로 인한 공급 변동성의 영향을 덜 받았습니다. 또는 교체가 가능하거나 덜 중요한 반도체의 경우, 신뢰할 수 있는 여러 소싱 파트너를 미리 파악해두면 재고 관리에서 비용을 줄이고 효율을 높일 수 있습니다.
일부 대량의 영향력이 큰 고객은 대규모 시장에서의 입지를 활용하여 반도체 재료 공급업체 및 반도체 장비 제조업체와 직접 계약함으로써 가장 필수적인 반도체 및 부품의 일관된 가용성을 보장할 수 있습니다. 이러한 구매는 통합 장치 제조업체(IDM) 또는 파운드리로 전환하여 반도체를 제조하거나 자체 제조 역량에 사용할 수 있습니다. 어느 쪽이든, 이는 고객이 일반적으로 예방하기 어려운 업스트림 그리드랙 유형을 피할 수 있는 수단입니다.
둘째, 공급망 가시성과 투명성을 강화합니다.
여기에는 공급업체의 공급 위험에 대한 이상 징후나 신호를 실제로 가용성에 영향을 미치기 훨씬 전에 감지할 수 있는 KPI를 설정하는 것이 포함됩니다. 이러한 KPI에는 배송 리드 타임, 비용 증가, 결함률, 정시 배송 비율, 신제품 출시 적시성, 반도체 공급업체 및 유통업체의 물량 약정 등이 포함될 수 있습니다. 또한 반도체 고객은 전반적인 조직 소싱 성과를 추적하고 임박한 문제를 파악하기 위해 내부 KPI를 수립해야 합니다. 이러한 지표는 재고 일수, 재고 대 판매 비율, 구매량 예측, 예측 기간, 반도체와 관련된 라인 다운 빈도 및 주문 정확도의 변화를 측정해야 합니다.
이러한 KPI는 조직의 모든 관련 부분에 대해 공급망 전반에 걸쳐 완전하고 직관적인 가시성을 제공하는 시각화 도구와 함께 인공 지능 및 기계 지능으로 구동되는 강력한 디지털 인프라를 통해 관리되는 것이 이상적입니다. 반도체 산업은 가치 사슬이 복잡하기 때문에 업스트림 프론트엔드 및 백엔드 시설부터 자재, 노동력, 장비, 운송에 이르기까지 어느 지점에서든 병목 현상이나 공급 제약이 발생할 수 있습니다. 잠재적인 문제가 발견되면 즉시 공급업체에 알려야 합니다. 또한 주요 반도체 공급업체, 티어 1, 유통업체 및 기타 중개업체와 비긴급 회의를 정기적으로 개최하여 발생할 수 있는 임박한 문제와 개선 가능한 영역에 대해 KPI를 통해 밝혀진 내용을 보고하고 공급망 성과에 대한 기대치를 긴밀하게 조정해야 합니다. 일상적인 공급업체 현장 점검도 유용할 수 있습니다.
셋째, 미래의 반도체 위기를 관리하기 위한 시나리오 기반 전략을 개발합니다.
반도체 공급 부족에 민첩하게 대응하려면 공급 부족을 완화하기 위한 책임과 조치를 조직 전체에 걸쳐 수립하고 실행해야 합니다. 이를 통해 팀과 사업부는 각자의 책임과 공급 중단 시 취해야 할 조치를 파악할 수 있습니다. 다양한 결과와 시나리오에 대한 계획은 매우 중요하며 수요 변화, 할당량 변동, 거시 경제 변동과 같은 단기적인 우발 상황뿐만 아니라 재고 관리 방법론, 제품 포지셔닝 변경, 공급업체 관계를 포함한 장기적인 전략 계획도 포함해야 합니다.
이러한 전략적 조치를 용이하게 하기 위해 특정 공급망 전술이 도움이 될 수 있습니다. 보다 효과적인 전략 중 하나는 제품 설계를 단순화하여 구매해야 하는 반도체 변형의 수를 제한하는 것입니다. 이렇게 하면 여러 유형의 반도체에 대한 공급 중단에 대한 회사의 취약성을 줄일 수 있습니다. 설계 모듈을 통해 단순화를 구현할 수 있는데, 이는 표준화된 모듈로 제품 간에 혼합 및 매칭하여 재사용할 수 있으므로 엔지니어와 설계자가 불필요하게 "바퀴를 재발명"하는 것을 방지할 수 있습니다. 또는 닛산이 특수 모델에 기성품 반도체를 대체하기 위해 회로 기판의 설계를 변경한 것처럼 더 일반적인 반도체를 사용하여 채택할 수도 있습니다.
또한 선호하는 옵션의 공급이 부족할 경우 즉시 활용할 수 있는 반도체 대체품과 공급업체를 지속적으로 검색하는 소프트웨어를 식별하는 BOM(Bill of Materials) 유연성도 중요합니다. 그러나 BOM 유연성은 일반적으로 제품 설계 단계에서 대체 가능성을 고려한 경우에만 실현 가능합니다.
지정학적 리스크를 완화하는 것도 필수적입니다. 자연재해나 지정학적 역학 및 교란으로 인한 지역적 혼란이 드물지 않은 세계에서 반도체 고객은 지리적 공급망 다변화를 통해 제조 역량을 보호해야 합니다. 이는 여러 지역에서 사업을 운영하는 공급업체로부터 반도체를 소싱하거나 핵심 부품의 멀티소싱을 통해 공급업체 풀을 확장하는 방식으로 이루어질 수 있습니다. 위치 위험과 무역 변동성에 대응하기 위해 Apple은 현재 대만 반도체 제조의 대만 팹에서 애리조나에 새로 설립한 파운드리로 반도체 공급의 일부를 전환하려고 합니다.
반도체 고객은 공급업체 및 업스트림 운영팀과 적극적으로 협력하여
어려움을 최소화하고 중단 가능성에 대비해야 합니다.
넷째, 핵심 공급업체와의 관계를 강화합니다.
반도체 고객들은 이해관계와 도전 과제를 고려할 때 공급업체 활동에 대해 더 이상 손을 놓고 있을 여유가 없습니다. 대신 적극적으로 협력하여 공급업체가 생산량, 생산량, 품질에 어려움을 겪지 않도록 하고 잠재적인 중단에 대비해야 합니다. 이러한 수준의 투명성, 긴급성, 소통은 점점 더 유통업체, 원자재 공급업체, 반도체 장비 회사 등 고객에게는 잘 보이지 않지만 문제가 발생할 경우 운영에 큰 영향을 미칠 수 있는 업스트림 운영업체로 확대될 수 있습니다.
문제점에 대한 해결책을 선제적으로 제시하고 논의하기 위해서는 주요 반도체 공급업체와의 월별 임원 간 접점이 매우 중요합니다. 이러한 논의 중에는 특히 양사의 전략적 관계의 질, 제품 로드맵 및 일정, 유용할 수 있는 잠재적 공동 작업과 관련된 높은 수준의 소싱 과제와 우려 사항을 제기해야 합니다. 이러한 논의의 측면 중 반도체 공급업체와 장기적인 기술 계획을 공유하는 것은 매우 중요합니다.
보다 근본적인 수준에서는 제품 수준 작업 팀 간의 공급업체 협업이 설계 단계부터 이루어져야 합니다. 반도체 공급업체는 종종 중단의 영향을 덜 받는 대체 설계 모듈이나 반도체에 대한 인사이트를 추가할 수 있으며, 이러한 지식은 제조 효율성을 개선하는 최종 제품의 차별화로 이어질 수 있습니다. 또한 고객은 미리 물량을 약정함으로써 비용 이점을 누릴 수 있고, 공급업체는 장단기적으로 향후 주문 및 공급 일정에 더 잘 대비할 수 있습니다. 이와 같은 파트너십은 특히 자동차 산업에서 그 어느 때보다 널리 퍼져 있습니다. 폭스바겐은 최근 ST마이크로일렉트로닉스와 합작 투자를 통해 폭스바겐의 차량 소프트웨어 전용 반도체를 설계한다고 발표했습니다. 또한 Ford와 GlobalFoundries는 배터리 관리 및 자율 주행 시스템용 반도체에 대한 연구 개발을 포함하는 구속력이 없는 계약을 체결했습니다.
고객들이 아직 충분히 활용하지 못하고 있지만 미래에 상당한 공급망 리스크를 안고 있는 옵션은 공급업체와 협력하여 ESG 프로그램을 운영하는 것입니다. 반도체 구매자의 경우 공급업체는 소위 업스트림 Scope 3 배출량, 즉 기업의 직접적인 운영 및 조직 활동 이외의 활동에서 발생하는 탄소를 나타냅니다. 규제 당국이 ESG 보고 요건을 강화하고 이해관계자들이 순배출 제로를 향한 진전을 요구함에 따라 고객과 제조업체는 서로의 배출량에 대한 책임이 있기 때문에 공급 변동성을 가중시키지 않으면서 엄격한 목표를 달성하려면 협력해야 합니다. 이러한 기업들은 ESG에 초점을 맞춘 설계 솔루션에 협력함으로써 친환경 요구사항과 목표에 따른 잠재적인 공급망 중단을 모니터링하고 완화할 수 있습니다.
지난 수십 년 동안 반도체 산업에 대해 배운 모든 것을 종합해 보면 한 가지 결론에 도달할 수 있습니다. 사이클은 유지되겠지만, 새로운 리크크와 트렌드에 의해 증폭되고 변화할 것이라는 점입니다. 사이클은 반도체 유형, 지역, 자연 및 지정학적 혼란, ESG 고려 사항, 기술 발전에 따라 달라질 것이며, 이러한 예측 가능성 부족으로 인해 반도체 소비자는 미래의 충격과 위기에 대비할 필요가 있습니다. 그렇지 않으면, 발등에 불이 떨어져 막대한 대가를 치르게 될 것입니다.
일상적인 재고 관리 전략 및 완충 장치, 제조업체와의 협력 강화, 지리적 다양성, 위기 및 공급 부족 발생 시 옵션에 대한 지속적인 모니터링과 함께 강력한 공급망 복원력 전략에 대한 지속적인 노력만이 고객의 움직임을 바꿀 수 있습니다. 예측 불가능성이 결함이 아닌 특징이 될 가능성이 높은 환경에서 경쟁 우위를 확보하려면 전략적, 전술적 강점을 바탕으로 다음 충격에 효과적으로 대비하는 것이 필수적입니다.
출처 : BCG
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