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반도체 산업 전망 - 자동차용 반도체 부족 심각
반도체는 글로벌 경제에 매우 큰 영향을 주는 부품이면서도 현대 기술 혁명의 근간을 이룬다. 반도체는 스마트폰, 스마트워치, 게임기, 컴퓨터, 자동차, 가전제품에 필수적인 부품이다. 반도체 칩의 활용 분야가 늘어나면서 세계적으로 수요가 급증하고 있다. 2021년에는 공급이 부족난이 발생할 것이라는 전망이 많다.
미국은 바이든 대통령이 2021년 3월 기업들이 반도체와 같은 필수품목의 부족을 예방할 수 있는 계획을 확실히 수립하라는 행정명령에 서명하기도 했다.
최근 몇 년간 5G폰, 전기자동차 등은 이전 제품보다 반도체 칩 집중도가 높아지면서 전체 반도체 수요는 늘어났다.
2021년 1월 세계 최대 자동차회사들은 차량용 칩이 충분하지 않다고 경고가 있었고, TV, 휴대폰, 비디오 게임, PC 등의 수요도 급증하였다.
칩 위기의 초기 원인은 부분적으로 자동차 산업에서 찾을 수 있다.
2020년 초 코로나19 대유행으로 전 세계 수요의 급격한 감소로 인하여 전 세계 주요 자동차 회사들은 자동차 생산량을 줄였고, 따라서 자동차에 들어가는 모든 반도체 칩 주문량을 줄임으로써 손실을 줄이고자 대응했다.
사회적 거리두기 속에 사람들은 개인용 전자제품에 더 많이 구입하게 되었고 이를 생산하는 제조업체는자동차업체들이 줄인 반도체 수요를 견인하게 되었다. 2020년 하반기부터 자동차 수요가 반등하자 자동차업체들은 이미 다른 기업들에게 예약된 반도체로 인하여 신규 주문을 요청하지 못한 상황이 된 것이다.
사람들은 코로나19 대유행 기간 동안 노트북, 게임기, 다른 전자 제품들을 적극적으로 구입하면서 반도체 칩 재고가 더욱 부족해졌다. 또한 예상했던 것보다 더 많은 자동차를 구입하여 공급에 더욱 많은 부담을 주었다.
미국의 중국 기술기업에 대한 제재가 위기를 더욱 악화시켰다. 자동차 산업에 집중되어 있던 이 부족은 이제 스마트폰, 냉장고, TV를 포함한 다양한 가전제품까지 확산되었다.
세계적인 반도체 부족은 빠르게 생산량을 늘리기는 쉽지 않다. 반도체 생상은 엄청난 자본 집약성이 사업으로 대규모 투자와 생산 규모 확대에까지는 많은 시간이 필요하기 때문이다.
반도체 산업의 동향
수요 충족에 있어 예상되는 어려움이 있는 상황이다. 또한 최근 공급 충격도 몇 번 발생했다.
2021년 2월 이례적인 겨울 폭풍으로 삼성전자, NXP반도체, 인피니온 등도 공장 가동을 일시 중단해야 했다. 인피니온과 NXP는 주요 자동차 칩 공급 업체로 생산에 차질이 발생하면서 공급 부족을 가중시킬 것으로 보인다. 또한 미국 텍사스주 오스틴에서 발생한 대규모 정전으로 삼성전자 웨이퍼 가공공장이 6주 이상 폐쇄되었다.
또한 자동차에 사용되는 마이크로컨트롤러 유닛 세계 시장의 30%를 차지하는 레네사스전자 소유의 일본 반도체 제조 공장에서 화재가 발생해 주요 반도체 공급업체가 생산 중이던 자동차용 칩 생산에 차질을 빚었다.
대만에서는 장기간의 가뭄으로 세계 최대 반도체 제조업체의 생산량이 감소하고 있다.
하지만, 한국의 삼성전자와 SK하이닉스는 이러한 상황에서 반사 이익을 얻고 있다. 이 과정을 거치면서 한국 반도체 기업들은 세계적인 경쟁자들보다 최근의 도전을 훨씬 더 잘 견뎌내어 체력이 강화될 것이다.
발표애 따른 2021년 1~2월까지 한국은 반도체 279억 달러, 자동차 109억 달러 규모를 수출해 전년보다 각각 16%, 29% 늘었다.
반도체 시장 성장 전망
2020년 반도체 산업은 전년 대비 5.4% 증가했다. 2021년에도 호황세가 이어지면서 반도체 산업은 전년 대비 약8% 성장할 것으로 예상된다.
TSMC는 글로벌 반도체 시장의 가장 대표적인 기업이면서 세계 최대 규모의 로직 반도체 칩 아웃소싱 파운드리다. TSMC의 주가는 2021년 1분기에만 35%나 상승했다.
2020년 이전보다 다소 큰 성장률을 보였고, 전례 없는 수요가 계속되고 있다. TSMC의 대규모 투자를 확정하였고, 자본 지출 증가시켜 최첨단 공정 기술에 대한 신속한 투자 집행, 높은 수준의 고객 수요에 기민하게 대응할 가능성이 높아졌있다. 최근 반도체 수급 불균형 상황을 강조하며 일부 덜 발전된 공정 기술에서 반도체 부족 현상이 나타나고 있다.
반도체 공급 부족에 따른 자동차 산업 영향
세계적인 반도체 부족은 분명 진정한 도전이다.
제너럴모터스(GM)와 포드자동차는 폴크스바겐, 스바루, 도요타, 닛산자동차 등 다른 자동차업체들과 함께 생산 규모를 축소하겠다고 밝힌 대형 자동차업체들이다. 한국의 현대자동차는 이미 반도체 칩 부족으로 인해 코나 울산공장과 아이오닉 5 모델의 생산을 일시적으로 중단한다고 발표했다. 현대의 경우 반도체 비축량을 많이 유지하는 편이기 때문에 다른 경쟁사가 직면하고 있는 문제에 피해왔었다.
포드자동차는 수익성이 높은 픽업트럭을 생산라인에서도 세계적인 반도체 칩 부족 현상이 지속되면서 북미 6개 공장의 생산량을 대폭 줄이고 있다. 공장별로 다르지만 4월부터 6월까지 최대 3주 동안 연장근무 취소부터 시설 폐쇄까지 다양하다.
세계 최고의 칩 제조하는 삼성전자도 반도체 부족으로 갤럭시 노트 스마트폰의 출시도 연기할 것으로 예상하고 있다.
웨이퍼를 생산 공장은 생산량을 빠르게 확대할 수 없는 부품이며, 수백억 달러의 투자가 수반되어야 하는 특징이 있다. 복잡한 공정과 테스트, 검증하는 데 최대 1년이 소요될 수 있다.
이와 같은 상황은 전 세계적으로 반도체의 부족을 얼마나 겪을지 가늠하기는 아직 이르다.
미국의 경우 인텔 2개 공장, TSMC가 애리조나에 1개 공장, 삼성전가 텍사스에 1개 공장 등 통 4개 공장이 새롭게 구축될 예정이다.
반도체 종목 주식 투자
세계 반도체 시장은 다양한 산업에 영향을 미치고 있는 칩의 부족이 지속되고 있는 가운데 수요 증가로 인해 성장세를 보일 준비가 되어 있는 것으로 보인다. 이렇게 늘어난 수요를 최대한 활용할 수 있는 반도체 기업에 투자할 수 있는 절호의 기회가 왔다.
미국 증시의 반도체 주요 4대 종목의 주가 흐름은 아래 표와 같다.
Micron Technology
마이크론은 미국 아이다호주 보이즈에 본사를 둔 기업으로 메모리 및 스토리지 제품을 전세계적으로 설계, 제조 및 판매한다. 마이크론은 2017년 5월 이후 부터 우수한 분기별 실적을 보이고 있다. 2021년 반도체 시장은 강한 수요로 지속될 것으로 보인다. 이에 따라 마이크론은 클라우드 서버, 기업, 클라이언트, 그래픽 및 네트워킹 시장뿐만 아니라 스마트폰, 기타 모바일 기기용 메모리에서도 성과를 보일 것이 분명하다.
2021년 1분기 매출은 전년 동기 대비 12% 증가한 57억7000만달러로 시장의 기대치인 57억3000만달러를 넘어섰다. 1분기 실적에 힘입어 2분기애도 62억4000만 달러러 발표되면서 1분기에 이어 좋은 실적을 보이고 있다. 3분기에는 매출 70억달러 이상이 될 것이는 마아크론을 밝히고 있다.
이러한 실적의 바탕에는 D램과 낸드 메모리가 AI와 5G 통신망 확대에 따른 수요 증가와 함게, 데이터 센터와 지능형 에지 컴퓨팅 전반에 걸쳐 성과를 보였기 때문이다. 2021년 매출 증가율은 약 60%로 예상된다.
NXP 반도체
NXP 반도체는 마이크로컨트롤러, 애플리케이션 프로세서, 통신 프로세서, 무선 연결 솔루션 등을 자동차, 산업 및 사물인터넷, 모바일 등 에서 사용할 수 있는 반도체를 공급한다. 2021년 매출 증가율은 약 20%로 예상된다.
Skyworks Solutions
스카이웍스는 항공우주, 자동차, 광대역, 셀룰러 인프라, 커넥티드 홈, 엔터테인먼트 및 게임, 산업, 의료, 군사, 스마트폰, 태블릿 및 웨어러블 시장에서 사용할 전용 반도체 제품을 설계, 개발, 제조 및 판매하는 기업이다. 2021년 매출 증가율은 약 70%로 예상된다.
엔비디아
캘리포니아주 산타클라라에 본사를 둔 엔비디아는 게임기용 그래픽 처리 장치 설계, 모바일 컴퓨팅 시장에 칩 장치 프로세서를 포함하여
NVIDIA는 게임 및 PC용 GeForce GPU, 기업 디자인용 Quadro/NVIDIA RTX GPU 등을 공급한다.엔비디아의 제품은 자동차 시장에서도 사용된다. 2021년 2월 NVIDIA가 발표한 실적을 보면 전년 동기 대비 67%의 탄탄한 성장세에 보여주었다. 또한 2020년 9월, 엔비디아는 소프트뱅크 그룹으로부터 ARM 인수 계획을 발표했는데, 2022년 3월 경 인수 합병이 완료되면 총 이익률과 EPS에 즉각 반영되어 규모의 확대가 예정되어 있다.
최근 가상화폐 가격 급등에 따라 GPU 수요 급증으로 공급이 부족한 상황이다. 2021년 매출 증가율은 약 35%로 예상된다.
장기적으로 정말 흥미로운 또 다른 분야는 자율주행차에 필요한 칩 개발 투자일 수 있다. 엔비디아는 니오NIO와의 파트너십을 통해 장기적으로 자율주행차 분야에서 기술 개발 투자를 추진하고 있다. 니오는 첨단 자율주행 기능이 탑재될 차세대 EV 라인에 엔비디아의 드라이브 오린 SoC를 선택했다.
Ambarella (암바렐라)
비디오 칩 개발업체 암바렐라는 인공지능(AI) 분야에서 입지를 다지는 만큼 성장 가능성이 있는 기업이다. 암바렐라는 팹리스 반도체 설계 회사로 저전력, 고화질 및 Ultra HD 비디오 압축, 이미지 처리 및 컴퓨터 비전 프로세서를 개발한다.
2021년 4월 현재 암바렐라의 직원수는 790여명으로 전체 직원의 약 80%가 엔지니어링 전담 직원이다.
주가 흐름을 보면 아래 그래프와 같다.
2015년 하반기 한때 125달러까지 주가가 상승하였다가 40~60달러 박스권으로 상당기간 유지되었다. 2021년 11월 이후 주가가 급상승하여 다시 125달러 근처까지 올랐지만, 2021년 4월 현재 약 100달러 선에서 거래되고 있다. 경영성과를 보면, 2019년 이후 당기순이익은 여전히 적자를 면하지 못한 상황이다.
하지만 암바렐라가 집중하는 기술 개발 영역은 컴퓨터 비전 기술이다. 동영상 스트림에서 데이터를 추출해 카메라를 스마트하게 만드는 영상 솔루션을 개발하였고, 이 기술은 저전력 고해상도 비디오 압축, 이미지 처리, 심층신경망 프로세서와 소프트웨어는 고해상도 비디오 스트림에서 귀중한 데이터를 추출해 카메라를 더욱 지능화할 수 있다.
암바렐라의 제품은 비디오 보안, 첨단 드라이버 지원(ADAS), 전자 미러, 드라이브 레코더, 드라이버/캐빈 모니터링, 자율주행 및 기타 로봇 애플리케이션을 포함한 다양한 인간과 컴퓨터 비전 애플리케이션에 사용된다.
자율주행 자동차의 주행 영상 분석, 생산라인이나 물류센터 자동화에 따른 각종 영상 데이터 분석에 필수적인 기술이 컴퓨터 비전 영역이기 때문에 향후 수요가 증가할 수 밖에 없는 영역이다. 예들 들어, 자동차의 자율주행 기능은 좌측의 표지판, 횡단보도의 보행자, 인근 자전거 운전자, 좌측에서 교차로로 진입하는 가장 가까운 차량 2대, 도로 양방향의 배경 요소 등을 명확히 구분할 수 있어야 한다.
자율 주행에서 필수적인 과제는 환경 인식으로, 끊임없이 변화하는 3차원 세계에서 즉각적인 상호작용하는 것이다. 자율성에 대한 전통적인 접근 방식은 LiDAR과 레이더가 가장 보편적(GPS와 함께 사용되며 지형의 매우 정확한 지도)이라는 깊이 감지 기법의 조합을 사용하는 것이다. 사람이 두 눈으로 심도를 인지하여 거리감을 파악하는 것 처럼 암바렐라는 스테레오비전 기술을 개발하고 있다.
스테레오비전 기술은 동기화된 자동 보정 카메라 두 대의 정보를 사용하여 3D 깊이 맵을 생성하는 것은 자동 시스템에서 시각적 지각, 동작 예측 및 경로 계획의 중요한 구성 요소이다.
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