팹리스와 파운드리

 

팹리스와 파운드리의 전성기라고 해도 될 정도로 과거에 비해 엄청나게 커진 시장입니다.

팹리스와 파운드리에 대해 알아보겠습니다.

 

 

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팹리스와 파운드리

 팹리스와 파운드리는 반도체에 관심이 있는 사람들이라면 한 번쯤, 아니 많이들 들어봤을 용어일 것입니다.

 

 팹리스를 먼저 살펴보면, 팹리스 반도체 기업(fabless semiconductor company)은 반도체를 직접 생산하는 것이 아니라 반도체 칩을 구현하는 소자의 설계를 하고 그 설계된 도면의 판매를 전문화하고 있는 회사라고 표현합니다.

 

 팹리스는 반도체 제조를 직접 하지 않고, 반도체 파운드리라고 불리는 전문화된 반도체 제조 전문 회사로부터 소자의 아웃소싱 제조를 하여 시설 투자를 하기 위한 큰돈의 투자가 없어도 된다는 장점을 지니고 있습니다.

 

 

 앞에서 말했듯이 팹리스 회사는 직접 반도체를 생산하지 않기 때문에 최신 반도체 기술에 대한 투자자본이 요구되지 않는 장점이 있으며, 투자자본의 요구가 없기 때문에 최종시장에 적합한 반도체의 연구와 개발에만 비용과 인력을 집중시킬 수 있습니다.

 

 이러한 이유로 팹리스 회사들은 보통 IP 회사로도 알려졌습니다. 그 이유는 팹리스 회사에서 만드는 최종 제품들은 특허나 무역 비밀, 마스크 작업의 라이선스로 구성이 되고 있으며, 지식재산권의 다른 형태이기 때문입니다.

 1994년에 조디 셀턴이라는 팹리스 반도체 기업들의 최고 경영자 중 한 명이었던 이 인물은 팹리스라는 사업 모델을 전 세계적으로 촉진하기 위해서 팹리스 반도체 협회 (Fabless Semiconductor Association, FSA)의 설립을 고려했었습니다.

 

 다른 기업들이 필요한 팹을 건설하는 동안 팹리스 기업들은 제조 공장의 건설이 필요 없었기 때문에 반도체 파운드리 효율의 이점을 얻으면서, 팹리스 사업 모델이 반도체 산업에서 생존하여 훨씬 적은 주요 사업 모델이 될 거라고 믿는 사람들이 많았으나, 현재 팹리스 반도체 협회는 팹리스 사업계에서 권위가 있는 기관이 되었습니다.

 

 

 실제로 팹리스 반도체 협회에는 500개 이상의 기업이 회원으로 가입되어 있으며 세계 반도체 연합 (Global Semiconductor Alliance, GSA)로 이름을 변경한 상태입니다.

 1980년대 이전에는 팹리스나 파운드리라는 개념이 없었고, 반도체 산업이 수직적으로 통합된 상태였습니다.

 

 그 당시의 반도체 기업이 수직적으로 통합되어 있다는 것은 지금과 다르게 스스로 실리콘 웨이퍼 제조 설비를 건설하여 운영하며 실리콘 웨이퍼를 생산했고, 그와 더불어 반도체 칩을 제조하는 공정 기술을 직접 개발하였으며, 또한 그렇게 생산된 칩을 패키지 하거나 검사하는 것 또한 반도체 기업의 내부에서 모두 실시했습니다.

 

 그러나 가장 기술 집약적인 반도체 산업에서, 실리콘 제조 공정은 비용이 굉장히 많이 들 수밖에 없었으며, 특히 설립한 지 얼마 안 된 신생 기업의 입장에서는 투자 비용이 매우 필요하게 되면서 진입장벽이 높아지고 더욱 비싸게 느껴졌습니다.

 

 그래서 신생 기업은 설계된 칩을 제조하기 위해서 통합 소자 제조사 (integrated device manufacturer, IDM)에서 보유하고 있는 과잉 설비에 의지할 수밖에 없었습니다.

 

 

 이러한 문제가 발생하면서 팹리스 사업 모델이 필요하다고 느껴지게 되었던 것입니다. 이것이 지금의 팹리스 사업 모델이 탄생한 이유입니다. 이에 따라 신생 반도체 기업은 직접 제조 공장을 설립하는 과정을 거치지 않고도 집적회로를 생산할 수 있게 되었습니다.

 

 팹리스 사업이 커지는 동시에 그에 발맞추어 파운드리 산업이 확립되기 시작했는데, 모리스 창 박사가 TSMC라는 기업을 설립하면서 파운드리 산업이 확립되었습니다.

 

 이렇게 확립된 파운드리라는 산업은 혁신적이고 선구적인 여러 팹리스 기업과 함께 연합하면서 사로 비경쟁적으로 제조 공급을 제공하였고 팹리스 모델의 토대가 될 수 있었습니다.

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파운드리

팹리스와 반대로 설계와 관련된 연구개발을 하지 않고 팹리스 업체에서 설계한 대로, 다시 말해 반도체산업에서 외부 팹리스 업체가 설계한 반도체 제품을 위탁받아 생산하고 공급하는 공장을 가진 전문 생산 업체를 파운드리( foundry, semiconductor fabrication plant)라고 지칭합니다.

 

 팹리스 업체에서 요구한 데로 집적 회로(칩셋) 등의 장치를 제조하는 공장입니다.

 

 대표적인 기업으로는 앞에서 언급했던 모리스 창 박사가 설립한 TSMC가 있으며, 국내기업으로는 삼성전자의 파운드리 사업부가 대표적입니다.

 

 

 파운드리 업체에서는 위탁받아 생산하기 때문에 신뢰와 수율, 그리고 보안이 굉장히 중요하다고 할 수 있습니다. 열심히 생산했지만 원하는 수준으로 생산하지 못하고, 원하는 성능이 나오지 못한다면 팹리스 와사와의 신뢰가 무너지는 문제가 발생할 수 있기 때문에, 고객과의 약속이 무엇보다 중요합니다.

 

 최근 다양한 팹리스 회사들이 생기고, 메모리와 달리 다품종 소량 생산을 요구하는 경우가 점점 많아지면서 파운드리 업체의 성장이 지속되고 있습니다. 삼성전자는 현재 메모리는 전 세계 1위를 차지하고 있지만 파운드리 사업부는 TSMC에 이어 점유율 2위를 차지하고 있습니다.

 

 TSMC를 따라잡기 위해 삼성전자 파운드리 사업부에서 맹추격하는 모양새입니다. 따라잡을 수 있을지, 따라잡는다면 언제쯤 따라잡을 수 있을지 궁금한 대목이네요.

지금까지 반도체 설계만을 하는 팹리스와 생산을 전문으로 하는 파운드리에 대해 알아보았습니다. 메모리 반도체 회사와는 또 다른 분야네요. 우리나라가 파운드리도 1등을 하는 날이 왔으면 좋겠습니다.

 

SoC, 칩렛(Chiplet), WLP(Wafer level Package)