‘잃어버린 20년’을 넘어, 반도체 왕국의 권토중래를 노리는 ‘소부장’ 일본

1980년대 중반부터 1990년대 초반까지 세계 반도체 기업 상위 10개사 중 여섯(NEC, 도시바, 히타치, 미쓰비시, 후지쓰, 마쓰시타)이 일본 기업이었다. 30년쯤 후인 2020년, 메모리반도체 업체 키오시아가 12위지만, 상위 10개사에 일본 기업은 없다.
그렇게 된 이유는 첫째, 일본이 기술력의 신화에 도취된 나머지 세계 기술표준과 동떨어진 자국만의 길을 간 데에 있었다. 이른바 ‘갈라파고스화’로, ‘가라스마’라고 불리는 일본식 스마트폰이 그 예다. 둘째는 국가의 지나친 간섭이었다. 셋째는 미국의 견제였다. 일본 반도체 회사들이 시장을 좌우할 정도로 커지자 미국반도체산업협회는 1985년 6월, 미국 통상법 301조(일명 슈퍼 301조)를 걸고 나왔다. 미국 정부는 일본 반도체 제품에 보복관세를 부과했고, 일본은 1986년 ‘미-일 반도체 협정’을 체결할 수밖에 없었다. 일본은 세계 시장에서의 굳건한 지위를 잃고 한국, 대만 등 후발주자들의 추격을 허용하게 되었다.
하지만 일본은 한국을 견제하는 한편, 미국과의 협력을 강화하고 대만 TSMC의 공장을 구마모토현에 유치하며 재기를 꿈꾼다. 일본은 여전히 소재, 부품, 장비 분야에서의 경쟁력이 있고, 이를 기반으로 언제든 글로벌 선두주자로 재도약할 가능성이 있다.

중국 ‘반도체 굴기 2025’의 허와 실

2010년대의 12차, 13차 ‘5개년 계획’을 통해 반도체 산업을 집중 육성하고, 2015년에는 ‘반도체 굴기’를 선언한 중국의 반도체 산업은 매년 20~30퍼센트씩 급성장해왔다. 하지만 반도체 자급률은 여전히 20퍼센트를 밑돈다.
중국 정부의 강력한 드라이브와 세계 최대 규모의 내수시장, 엄청난 인적 자원은 중국의 현재적, 잠재적 힘의 근원이다. 그러나 2020년 8월의 ‘우한훙신(HSMC) 사태’에서 드러난 내부의 부패와 비리 문제와 함께, 점점 더 거세어지는 미국의 견제 역시 근본적 난제다. 예를 들어 기존의 DUV 장비를 뛰어넘어 초미세 패터닝 공정에 필요한 EUV 장비를 구할 수 없게 되고, 중국이 자의든 타의든 독자적 반도체 기술표준과 생태계를 구축해야 한다면, 그것은 또다른 ‘갈라파고스’로 향하는 길이 될지도 모른다.
미-중 대결구도에서 한국 정부의 대응은 전략적 모호함이 불가피할 것이다. 그러나 ‘칩4동맹’ 참여 여부와 무관하게, 중국의 ‘반도체 굴기’는 한국으로부터의 반도체 수입을 줄여가는 ‘한한령 시즌2’로 이어질 수밖에 없다. 한국은 미-중 경쟁 속에서 미국의 논리에 동참하지 않을 수 없을 것이다. 하지만 동시에 중국의 기술 로드맵을 끊임없이 모니터링해야 한다.

그리고, 한국은 어디로 갈 것인가

반도체는 한중일 삼국은 물론 세계 각국의 이익이 첨예하게 부딪치는 영역이 되고 있다. 미-중 대결이 본격화하고, 자유무역에 입각한 글로벌 반도체 가치사슬이 블록화되며 비용이 대폭 증가하게 될 것이다. 이런 환경 변화와 불확실성이 위기를 낳는다.
한국은 무엇을 어떻게 해야 할까. 저자가 꼽는 한국의 시급한 과제들을 꼽아보자면 이렇다.
첫째, 네덜란드 ASML의 사례처럼, 산-학-연 클러스터 및 반도체 생태계 활성화를 통해 ‘슈퍼을’을 양성해야 한다. 이를 위해 산업 엔지니어들을 교원으로 적극 채용할 수 있도록 학제를 개편하고, 일본의 소부장 기업들을 한국의 클러스터 안으로 유치하며, 기업들이 새로운 기술의 ‘죽음의 계곡’을 지날 수 있도록 장기간의 실패를 용인하는 환경을 만들어가야 한다.
둘째, 핵심 기술 인력과 IP를 보호해야 한다. 중국은 미국의 제재 속에서도 한국의 엔지니어에 대한 스카우트 제의를 멈추지 않을 것이다. 이를 막기 위해 반도체 핵심 인재에 대한 대우 수준이 SMIC 이상으로 높아져야 하고, 기술 보안 또한 지금보다 대폭 강화해야 한다.
셋째, 기초과학에 투자해야 한다. 최근 기초과학 분야에서 중국의 영향력은 미국을 능가할 정도다. 미-중 반도체 전쟁은 결국 통신, 이동, 생명, 우주, 에너지 등 모든 하이테크 산업으로 확장될 것이다. 한국의 핵심 이익은 이 모든 분야에서 중국과 겹친다. 다가올 미래에 중국에 대한 학문적 종속을 피하기 위해서라도 정부 주도의 연구개발 투자가 확대되어 차세대의 혁신 기술이 등장할 수 있는 기반이 마련되어야 한다.
그 밖에도, 대만 TSMC와의 파운드리 전쟁을 벌이고 있는 삼성의 파운드리 사업 분사 문제나 하이닉스의 용인 클러스터에 대한 전략적 제언, 나아가 EUV 공정 장비를 넘어 다가올 양자컴퓨터 시대에 대한 예측에 이르기까지, 제언은 일목요연하다. 그리고 그 바탕에는 기술들의 핵심 가치, 그것이 핵심이 되는 이유와 영향, 그 파급효과 등을 꿰는 공학자이자 과학자인 저자의 경험과 독보적인 안목이 깔려 있다.
일본의 현재가 한국의 미래가 될 수 있고, 중국의 위험이 한국의 미래를 결정지을 수 있다. 당장 헤쳐나가야 할 삼각파도이면서 한국 경제의 10년, 20년을 좌우할 글로벌 반도체 산업 재편과 기술패권 경쟁을 앞에 두고, 저자는 정책 결정자와 전략가, 연구자, 그리고 반도체 산업에 관심 있는 독자 모두가 경청할 만한 충실한 정보와 날카로운 분석을 이 책에 담았다.

서문. 반도체 전쟁의 시대

1부. 일본의 영광, 그리고 느리지만 확실한 몰락
1. 일소현명과 갈라파고스
2. 일본 반도체 왕국, 그 영광의 시대
3. 일본 반도체 산업의 중흥과 시련
4. 일본 반도체 쇠망의 시작
징조/배경과 원인/도시바/NEC/엘피다/후지쓰/르네사스/파나소닉
5. 일본 반도체 왕국, 성과 쇠의 갈림길
기술력의 신화와 함정/파괴적 혁신과 혁신 기업의 딜레마/국가의 보호인가, 아니면 간섭인가?
6. 한국은 일본의 전철을 밟지 않을 수 있을 것인가?

2부. 중국의 굴기, 그리고 보이지 않는 위협
1. 반도체 산업 서진의 역사
2. 중국 반도체 기술굴기의 허상
기술국기의 이면/본격화되는 미국의 중국 반도체 산업 견제/미-중 반도체 전쟁과 한국
3. 중국의 반도체 기술굴기는 중국몽을 이룰 수 있을까?
화웨이의 급부상과 그에 대한 견제/화웨이와 TSMC의 관계/중국 최신 반도체 기술의 현황/미국의 기술 제재에 대한 중국 반도체 업계의 대응 전략/초극미세 패터닝 공정이라는 통곡의 벽/EUV용 광학계라는 또 다른 기술의 장벽/슈퍼을 ASML과 중국의 ‘난니완’ 프로젝트/중국의 초극미세 패터닝 기술 자립은 가능할 것인가?/ 중국의 반도체 산업이 갈라파고스가 될 경우의 시나리오
4. 중국 반도체 기술굴기의 불투명한 미래
정부 주도 투자의 지속 가능성/중국의 대미 반도체경쟁과 구소련의 대미 군비경쟁/기술굴기에 집착한 중국의 실책/중국 반도체 기술굴기에 돌파구는 있는가?/중국 기초과학기술 연구의 잠재력
5. 중국 반도체 기술굴기에 대한 한국의 대응 전략
미-중 반도체 전쟁 속의 한국/한국의 대응 전략

3부. 한국의 도전, 그리고 초격차를 위한 재도약
1. 한국 반도체 산업 그 반세기의 역사
2. TSMC와 삼성의 파운드리 전쟁
3. 한국의 차세대 메모리 기술 확보 전략
4. 네덜란드로부터 배우는 반도체 산업 육성의 교훈
5. 격변하는 위기 속 한국의 도전
6. 칩4동맹에서 한국이 고려해야 할 점
미국의 칩4동맹의 실질적 의미는 무엇인가?/그로부터 한국은 무엇을 기대할 수 있어야 하는가?/대중국 정책은 어떻게 준비되어야 하는가?/칩4동맹은 오래 지속될 수 있는가?
7. 제언

4부. 차세대 반도체 기술 패권
1. 격변하는 세계 반도체 산업 지도
2. 인텔 하이퍼스케일링 공정의 명과 암
3. 차세대 반도체칩 제조 공정의 병목 지점
4. EUV 공정의 도전 과제
5. EUV 이후 초미세 공정의 향방
6. 다가올 양자 컴퓨터의 시대

후기
용어 설명