코로나19 시작 전 반도체 시장은 저물었다는 이야기가 많았다. 하지만 비대면 시장 의 활성화를 비롯한 자동차, 바이오, 사물인터넷(IoT)가전, 에너지, 첨단로봇·기계 등 시스템반도체의 필요성이 높아지면서 상황이 급변했다. 현 정부도 이전 정부와 는 달리 상대적 우위에 있는 메모리반도체 시장에서 비메모리분야인 시스템반도체 의 가능성을 새롭게 인식했다.   

코로나, 미중무역 분쟁 등으로 인해 지금 미국, 중국, 유럽 등 전 세계는 지역 내 반도체 제조 산업을 키우기 위해 각기 새로운 전략을 들 고 막대한 투자를 진행하고 있다. 오늘날 반도체는 우리가 아는 거의 모든 산업 분야에서 필수적인 제품으로 인식 돼 ‘산업의 쌀’로 불리고 있다.   

반도체는 기억·연산·증폭·명령 등의 기능을 통해 컴 퓨터, 통신 등을 비롯한 모든 전자제품에서부터 전자악기 자동화기계자동차 비행 기 미사일 등에 이르기까지 거의 모든 문명의 이기들에 핵심부품으로 쓰이고 있다.   

특히 비메모리 분야는 더욱 그렇다. 우리가 늘 쓰는 스마트폰에도 비메모리반도체 (시스템반도체)가 메모리반도체에 비해 훨씬 많이 들어간다. 애플의 아이폰 시리즈 같은 경우 제품 하나당 반도체가 21개 들어가 있는데 18개가 시스템반도체, 3개가 메모리반도체일 정도다.  

메모리, 비메모리반도체란?   
반도체는 어떤 특별한 조건 하에서만 전기가 통하는 물질로, 필요에 따라 전류를 조절하는데 사용된다. 반도체는 크게 ‘개별 소자’, ‘집적회로(IC)’, ‘광반도체’ 등으로 분류된다. 개별 소자는 단일 기능의 반도체로 다이오드, 트랜지스터 등이 있다.   

IC 는 수십에서 수억의 개별 소자들을 단일 칩에 집적한 반도체이다. IC는 ‘메모리반도체’와 비메모리반도체 일명 ‘시스템반도체’로 나뉜다. 메모리반도체는 데이터를 저장하며, 시스템반도체는 데이터를 연산하고 제어하는 기능이 있다.   

시스템반도체는 정식 용어는 아니나, 산업부가 2019년 ‘시스템반도체 비전과 전략’을 발표하며 대중적으로 통용되기 시작했다. 시스템반도체는 정보처리 역할을 수행하는 반도체로 8,000여 종의 다양한 제품으로 구성된다.   

중앙처리장치(CPU), 애플리케이션프로세서(AP) 등 다품종 맞춤형 산업으로 우수 설계인력·기술이 핵심이다. 전 세계반도체 시장 50% 이상은 ‘시스템반도체’ 시스템반도체 산업은 세계 반도체 시장의 50~60%를 차지한다.   

메모리반도체보다 약 1.5배 큰 시장 규모를 가지고 있으면서도 경기변동의 영향을 적게 받는 산업분야이다. 시스템반도체 시장은 2011년 62% → 2013년 59.8% → 2015년 59.1% → 2017년 53.4% → 2018년 51.2%로 50~60%의 규모를 유지해 왔다. 

시스템반도체 시장은 미국의 인텔(Intel), 퀄컴(Qualcomm) 등 글로벌 상위 10 개 기업이 시장의 60% 이상을 차지하고 있다. 또한 삼성이나 인텔같은 종합반도체기 업(IDM)에서도 생산하고 있지만 대부분은 설계(팹리스, Fabless)와 생산(파운드리, Foundry)이 분업화된 산업구조를 가지고 있다.   

팹리스(설계)는 퀄컴처럼 반도체 생산시설(팹, Fab, fabrication) 없이 설계·개발을 수행하는 회사를 말한다. 파운드리(생산)는 TSMC(대만, 파운드리 세계 시장 점유율 1위 기업)처럼 팹리스가 설계한 반도체를 위탁생산하는 회사이다. 메모리반도체의 경우 대부분 종합반도체기업(IDM)이 설계부터 제조까지 전 과정을 수행한다   

시스템반도체 분야 확대는 국가 과제이기도 시스템반도체 분야의 기술개발과 시장 확대는 국가의 미래 경쟁력을 위해서도 필수 적 요소이다. 반도체 산업 분야는 기술 발전 등으로 인해 여러 가지 변화가 예상된다.   

첫째, 반도체 제조공정의 미세화에 따른 집적도 향상이다. 이는 곧 반도체 제품의 대용량화 다기능화와 연결될 수 있다.   

둘째, 저전력 소비에 대한 수요 증가이다. 반도체의 집적도 증가와 다기능 구현으로 인해 소비 전력이 증가하고 있다. 웨어러블 디바이스 등 한정적인 배터리 전원으로 구동하는 제품은 핵심 부품의 소비 전력은 충전 후 최대 사용시간에 직접적 영향을 미치게 된다.   

셋째, 연결성에 대한 수요 증가이다. 기존의 스마트 제품과 더불어 IoT/웨어러블 제품도 상호 연결성에 대한 수요와 서비스가 증가하고 있다. Wi-Fi를 포함해 BLE, 5G 등에 대한 연결성이 중요한 네트워크 기술이 필요하다.   

넷째, 빅데이터, 인공지능, AR/VR 등의 신규 애플리케이션의 등장으로 반도체 제품의 고성능화에 대한 수요가 급증하고 있다   

시스템반도체 설계가 필요한 분야 
1.자동차, 바이오, 사물인터넷(IoT)가전, 에너지, 첨단로봇·기계 등 5대 전략분야  
2. 공공수요 발굴과 시장 창출 
● 에너지: 지능형 검침 인프라(AMI) 등에 활용 가능한 시스템반도체 기술개발과 보급 
● 안전-CCTV: 재난 감시, 범죄 예방 등을 위한 영상, 음성, 환경정보 등이 융합된 지능형 CCTV용 시스템반도체 기술 개발과 보급 추진 
● 안전-전자발찌: ‘5G 기반 전자감독 시스템’ 구축으로 강력 범죄 피해 예방 
● 국방: 민·군 공동활용이 가능한 통신시스템 등의 소자 개발시, 팹리스 참여 유도 
● 교통 인프라: 스마트 하이웨이, 자율주행 도로 인프라 등 교통 인프라 구축 시 팹리스가 참여한 시스템반도체 활용 검토
3. 5세대 이동통신(5G) 핵심 산업·서비스와 국내 시스템반도체 기업 연계  
● 네트워크·단말, 지능형 장치(스마트 디바이스), 무인이동체, 보안·컴퓨팅/실감콘텐츠, 지능형 공장, 건강관리(헬스케어) 등  
● 5G-팹리스 연계: 네트워크 장비·장치, 무인 이동체 등 5세대이동통신(5G) 산업별로 팹 리스와 연계 시스템 구축 → 공동 연구개발(R&D) 지원 
● 수요 창출: 5대 서비스 실증, 스마트 SOC 프로젝트(2020년부터), 지능형 도시(스마트 시티) 구축 등 5세대이동통신(5G) 공공사업에 국내 팹리스 참여 추진    

반도체설계엔지니어가 되려면?  
반도체설계엔지니어는 반도체 시장 및 고객의 요구에 적합한 반도체 집적회로(IC) 를 제조하기 위해 설계도면(Layout)을 개발한다. 반도체 회로를 설계하기 위해서는 반도체 소자, 회로이론, 전자회로, 디지털 신호처리이론 등 다양한 기초지식이 요구 될 뿐만 아니라 설계 소프트웨어의 구성에 대한 지식과 설계경험의 축적이 필요하다.   

반도체 취업시장도 마찬가지로 경력자를 우대하는 분위기는 같다. 반도체 장비나 설계회사에서 신입사원이 업무를 배우는 데 걸리는 시간은 6개월~1년이다. 기업들 은 오랜 시간 도제식 교육을 해야 하는 신입사원보다 곧바로 현장에 투입할 수 있는 경력사원을 선호할 수밖에 없다는 것이다.   

반도체 산업은 대기업으로 갈수록 경력직 선호 현상이 높게 나타난다. 처음부터 대기업 취직을 하면 좋겠지만, 여의치 않다면 중소기업에서 경력을 쌓아 이직을 생각해보는 것도 좋은 방법이다.   

가장 중요한 것은 반도체에 대한 전문 지식이다. 특히 취업하기 전 물리·화학 등 순 수과학을 하는 인재들이더라도 기본적인 코딩이나 캐드(CAD), 반도체 설계 기술 등 을 공부하면 취직하기가 훨씬 쉬워진다. 반도체 설계회사들의 경우 한국전자통신연구원(ETRI)에서 12주 과정으로 진행 하는 반도체 설계 툴 교육을 이수하면 취업에 큰 도움이 될 수 있다  

하는 일 
● 반도체집적회로 설계
● 시장요구 분석 및 제품사양 결정
● 디지털 및 아날로그 회로설계, 회로도면 작성
● 제작한 회로의 검증 및 분석, 평가 

준비 과정  
프로그래밍언어, 전자전기회로 및 전자회로 실험, 반도체공학, 공업수학에 대한 지식을 쌓고 문제해결능력, 창의적사고, 협업능력을 갖춰야한다. 정확성, 정밀함, 책임감의 태도도 필요하다.  

그리고 대학을 진학해 전자공학, 통신정보공학, 기계설계공학, 물리학을 전공해야한다. 이후 디지털 및 아날로그 회로 및 도면 설계를 할 줄 알고 제작한 직접회로의 검증 및 평가를 거 치면 반도체설계엔지니어가 될 수 있다.  

준비 방법  
● 입직 학력은 4년제 대졸 이상 
● 전자공학, 통신정보공학, 기계설계공학, 물리학 등 반도체 관련 학과 전공자 
● 전기회로, 전자회로, 집적회로, 물리전자, 전자기학, 공업수학, 전기회로 및 전자회로 실험, 반도체공학, 초고주파공학, 프로그래밍언어 등의 교육과정 이수  

전공 분야  
전기전자 전자기학, 반도체 소자, 반도체공학, 기초전자회로 등 재료·금속 반도체 재료 및 소자, 재료공학개론, 결정구조, 재료물성 등 화학·화공 반도체집적공정, 유기·무기 화학, 물리화학 등 기계 고체역학, 유체역학, 열역학, 동역학 등 물리 반도체물리, 고체의 성질, 양자역학, 전자기학, 플라즈마 기초 등   

도제(徒弟) | 직업에 필요한 지식, 기능을 배우기 위하여 스승의 밑에서 일하는 직공  
입직(入職) | 어떤 직장에 들어감    

*에듀진 기사 URL: http://www.edujin.co.kr/news/articleView.html?idxno=39410
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