'베트남에서 만드는' 반도체 칩의 꿈 실현

베트남 사람 한 명당 휴대전화, 텔레비전, 냉장고 등에 최소 20개의 칩이 필요합니다. 1억 명의 인구와 젊은 인구 구조를 갖춘 베트남은 국내 및 해외 칩 공급업체 모두에게 매력적인 시장이 되었습니다.

2022년 9월 28일, 마이크로칩을 설계하고 제조하는 회사인 FPT Semiconductor(FPT Software 소속)가 의료 분야를 위한 사물 인터넷(IoT) 제품에 적용되는 최초의 마이크로칩 라인을 공식적으로 발표하면서, 베트남에서 상업용 칩을 제공하는 최초의 회사가 되었습니다.

2023년 10월 28일, 군사 산업-통신 그룹(Viettel)이 칩 제작 분야에서 가장 복잡한 기술 중 하나인 5G 칩의 성공적인 연구를 발표했습니다.

2023년 지정학적 변화, 동남아시아의 중심적 위치, 과학적 연구 개발 추세는 베트남 칩 산업이 "천시-유리한 위치-인민의 화합"의 위치에 진입하는 데 도움이 되었습니다.

베트남산 칩은 많은 뛰어난 장점을 가지고 있지만, 지금까지 베트남에서 사용되는 전자기기의 100%는 외국산 칩을 사용하고 있습니다. 이는 베트남 칩 산업의 미래가 여전히 많이 발전할 여지가 있음을 보여줍니다.

그러나 그 잠재력을 활용하고 "Make in Vietnam" 반도체 칩의 꿈을 실현하려면 적절한 방향이 필요합니다. 가까운 미래에는 고품질 인력의 교육을 촉진하고, 반도체 칩 분야의 스타트업 생태계를 개발하고, 반도체 칩 활동에 대한 우대 정책을 발표해야 합니다.

(그래픽: NDO)

하노이 과학기술대학교 마이크로회로 설계 연구실 전자학과장인 응우옌 둑 민(Nguyen Duc Minh) 준교수 박사는 사실 베트남의 반도체 산업은 1979년 Z181 공장(사오마이 전자 원멤버 주식회사)이 설립되면서 시작되었다고 말했습니다. 하지만 국가가 전쟁과 금수조치의 악순환에 빠지면서 반도체 산업은 발전할 수 없게 되었습니다. 한편, 미국으로부터의 자본과 기술의 도움으로 한국과 대만(중국)의 반도체 산업은 급속히 발전하기 시작했습니다.

“우리는 미국이 1960~2000년 기간 동안 생산 비용을 최적화하고 전략적 경제 및 기술 파트너십을 개발해야 했던 황금기를 놓쳤습니다.” 준교수인 Nguyen Duc Minh 박사가 말했습니다.

2008년 1월 16일, 베트남은 최초의 '메이크인' 칩을 발표했습니다. 이는 호치민시 국립대학 산하 집적회로 설계 연구 및 훈련 센터(ICDREC)의 강사와 젊은 엔지니어 그룹의 작품입니다. 높은 기대에도 불구하고 이 브랜드는 상업적으로 성공하지 못했습니다.

2023년에 미국과 베트남은 양자 관계를 포괄적 전략적 파트너십으로 업그레이드했습니다. 공동 성명에서, 양국은 베트남이 반도체 산업에 참여하는 핵심 국가가 될 수 있는 잠재력이 있음을 인정했습니다. 팬데믹과 지정학적 변화로 인해 베트남 반도체 산업은 45년간의 기다림 끝에 변화의 기회를 얻었습니다.

Nguyen Duc Minh 부교수에 따르면, 반도체 산업 체인은 미국, 대만(중국), 일본, 한국, 유럽을 필두로 연구개발 센터, 마이크로칩 설계 센터, 패키징 공장이 전 세계에 퍼져 있는 등 고도로 세계화되어 있습니다.

하노이 과학기술대학교 전자공학과 마이크로회로 설계 연구실 책임자, 응우옌 둑 민 박사 준교수.

설계 단계는 미국에 집중되어 있고, 생산은 대만(중국), 한국에서 이루어지며, 일본과 유럽에서는 중요한 도구, 기계, 원자재를 제공합니다. 그러나 최근 자연재해, 전염병, 지정학적 갈등과 관련된 반도체 공급망의 긴장이 고조되면서 주요 국가와 기업들은 대만(중국)이 아닌 다른 국가나 자국에 새로운 제조 및 설계 시설을 건설하는 데 투자하여 공급원을 다각화하고자 하고 있습니다.

“반도체 산업의 이러한 공급망 변화의 물결은 베트남이 점차적으로 반도체 산업 체인에 참여할 수 있는 기회가 될 것입니다. 거기에서 생산성, 품질, 지적 콘텐츠, 제품 및 소득의 부가가치를 높이는 전제가 만들어집니다."라고 준교수인 Nguyen Duc Minh 박사가 평가했습니다.

(그래픽: NDO)

FPT는 베트남에서 상업적 목적으로 칩을 생산하는 최초의 회사입니다. FPT 그룹은 10년간의 연구를 통해 약 25가지 유형의 칩을 개발했습니다. 이러한 칩 라인의 대부분은 28nm~130nm 크기의 중간 범위 기술입니다. FPT Information System Company의 회장인 Tran Dang Hoa 씨는 "저희는 낮은 투자 비용, 낮은 생산 비용, 낮은 판매 가격 때문에 중간 범위의 기술을 선택합니다."라고 간략하게 설명했습니다.

그는 또한 FPT가 다른 국가의 동일 세그먼트 칩에 비해 특별한 경쟁 우위를 점하는 것은 독점적인 칩 '맞춤형' 기술에 있다고 말했습니다.

구체적으로, 대만(중국)이 모든 고객과 모든 기기에 판매할 칩 모델이 단 하나뿐인 반면, FPT는 고객의 사용 목적에 맞춰 카메라용 별도 전원 칩, 전화기용 별도 전원 칩, 프린터용 별도 전원 칩 등 칩 설계를 개인화할 수 있는 역량을 갖습니다.

FPT는 고객의 의도된 용도에 맞게 칩 설계를 개인화할 수 있는 역량을 보유하고 있습니다.

하지만 이는 그리 큰 시장은 아니지만 많은 노력이 필요합니다. 따라서 칩 산업이 발달한 국가들은 종종 첨단 칩에만 집중하고 '맞춤형' 부문에는 별다른 우선순위를 두지 않습니다. 이러한 여건은 베트남에 틈새 시장을 만들어냈는데, 특히 베트남이 인적 자원 측면에서 큰 이점을 가지고 있기 때문이다.

이 지역의 많은 국가처럼 칩 테스트와 패키징부터 시작하는 추세에 반해 FPT는 첫 단계로 칩 설계를 선택했습니다. 구체적으로, 개발된 25가지 종류의 칩 중, 베트남의 엔지니어들은 설계 단계에만 책임을 지고 있습니다. 모든 생산, 포장, 테스트는 해외에서 이루어집니다.

"칩 제조는 수십억 달러에 달하는 투자가 필요한 대규모 문제입니다. "이것은 우리가 투자하기 힘든 많은 자원을 소모하는 경쟁입니다." - Tran Dang Hoa 씨가 분석했습니다.

FPT 정보 시스템 회사의 회장, Tran Dang Hoa 씨.

반면, 칩 설계는 대체로 인간에 의존한다. 베트남은 1억 명의 인구를 가지고 있으며 그 중 많은 사람들이 수학과 프로그래밍에 능숙합니다. 이는 칩 설계팀을 구축하는 데 중요한 조건입니다.

같은 견해를 공유하는 Nguyen Duc Minh 부교수(하노이 과학기술대학교)도 반도체 칩 제조 공정의 기본 단계인 설계, 제조, 테스트 및 패키징에서 베트남은 향후 10년 동안 반도체 웨이퍼 제조 단계를 일시적으로 건너뛰고 설계 단계에 집중하고, 연구 개발 센터를 설립하고, 국내외 투자 자본으로 마이크로칩을 설계해야 한다고 말했습니다.

"디자인은 부가가치의 50%를 창출하고, 웨이퍼 생산을 포함한 제조는 부가가치의 24%를 창출하고, 패키징 및 테스트는 부가가치의 6%를 창출합니다. 특히 반도체 웨이퍼 생산에는 막대한 투자 자본과 높은 수준의 과학기술, 경영개발이 필요합니다. 디자인 단계에서는 최종 제품을 소유함으로써 수익을 창출하기 때문에 큰 부가가치를 창출하기 위해 큰 혁신과 창의성이 필요합니다." - 준교수인 응웬 둑 민 박사가 설명했습니다.

또한, 기술대학 전문가들은 공급망 변화 추세를 예상하고 외국인 직접 투자를 통해 포장 및 테스트 공장을 설립하는 것도 베트남에 적합한 조치라고 말합니다.

현재 반도체 산업의 가장 큰 시장 동인은 인공지능 애플리케이션(서버용 AI 칩, 사물인터넷 기기용 AI 칩)과 차량용 애플리케이션입니다. 이는 베트남이 투자와 개발에 집중할 수 있는 연구개발 방향입니다.

하노이 과학기술대학교 BKIC 연구실에서 설계한 무선 송수신 회로.

또한, 센서, 시장 수요가 큰 LED 제어, 국가 안보 및 방위 분야에서 정보 보안을 보장하기 위한 보안 및 암호화용 칩 등 구형 기술을 사용하는 칩에도 투자 주의가 필요할 수 있습니다. "어떤 유형의 반도체 칩에 집중하기로 선택하든 시장 수요는 주의 깊게 살펴봐야 할 요소여야 합니다." 준교수인 Nguyen Duc Minh 박사가 말했습니다.

베트남의 세계 칩 시장에서의 입지를 개선하기 위해 FPT 정보 시스템 회사의 회장인 Tran Dang Ho는 민간 부문이 이 분야에 용감하게 참여해야 한다고 강조했습니다. "우리에게 필요한 것은 1~2개 회사나 1~2명의 사람이 아니라 수백 개의 회사로 구성된 전체 산업입니다. 베트남은 다양한 선택이 가능한 '시장'으로 바뀌어야 합니다. 호아 씨는 "투자자들이 이 회사를 좋아하지 않으면 즉시 다른 회사를 찾을 수 있다"며 베트남의 세계 칩 맵에서의 매력을 높이기 위해 내부 경쟁력을 활용하는 것이 필요하다고 덧붙였다.

반도체 산업의 인적자원과 관련하여 Tran Dang Hoa 씨는 베트남 사람들이 수학과 자연 과학에 매우 능숙하기 때문에 베트남은 인적자원 측면에서 큰 이점을 가지고 있다고 평가했습니다. 우리는 100만 명의 프로그래머가 참여하는 소프트웨어 산업을 구축했습니다. 베트남의 소프트웨어 산업은 세계 평균에 못 미치지 않습니다.

FPT 담당자에 따르면, 소프트웨어에서 하드웨어로의 전환은 특정 단계에서는 그다지 큰 장애물이 없다고 합니다. 평균적으로 FPT에서 소프트웨어 엔지니어를 하드웨어와 칩 제작에 투입하고 교육하는 데는 6개월에서 1년이 걸립니다. 물론 칩 설계 과정은 여러 단계를 거치게 되고, 그 중 일부는 여전히 5년, 10년, 20년에 걸친 인력 교육이 필요합니다. 하지만 엔지니어가 6개월에서 1년의 교육만 받으면 수행할 수 있는 매우 간단한 단계도 있습니다.

FPT Information System Company 회장 Tran Dang Hoa 씨

“이 산업의 인적자원은 까다롭지 않지만 꼼꼼하고 세부적이어야 합니다. 많은 한국과 일본 엔지니어들은 칩 설계를 좋아하지 않습니다. 왜냐하면 칩 설계는 매력적인 산업이 아니기 때문입니다. 사실, 많은 베트남 사람들이 전 세계적으로 칩 설계 분야에서 유명해졌습니다."라고 호아 씨는 말했습니다. 게다가, 저렴한 노동비도 베트남의 경쟁 우위입니다.

정보통신부 장관 응우옌 마잉 훙은 STEM 분야에 대한 열정은 베트남 국민의 DNA의 일부와 같다고 말하며 베트남 인적자원이 반도체 산업에서 갖는 이점을 강조했습니다. 베트남 국민의 자질은 반도체 산업을 발전시키는 데 매우 적합합니다.

하노이 과학기술대학의 응우옌 둑 민(Nguyen Duc Minh) 부교수에 따르면, 베트남의 인적 자원은 아직 비교적 젊으며, 전국의 대학에 매년 입학하는 약 60만 명의 학생 중 STEM 전공을 공부하는 학생 수가 약 30%에 불과합니다 (출처: 세계경제포럼) .

베트남의 인적자원은 전자-반도체 분야에 참여하는 데 필요한 수학적, 물리적, 화학적 능력은 상당히 우수한 것으로 평가되지만, 고정밀성이 요구되는 산업에서 가장 중요한 요소인 외국어 능력과 전문적인 업무 태도는 여전히 취약합니다.

자세한 내용을 알려드리자면, 응우옌 둑 민 준교수님은 하노이 과학기술대학이 반도체, 설계, 마이크로칩 제조 및 전자 장치 분야에서 연구와 교육의 전통을 가지고 있다고 말씀하셨습니다. 1970년대부터 이 대학의 수학과 물리학부 고체물리학과에서는 반도체 분야에 초점을 맞춰 고체물리학을 전공하는 학생들을 양성하기 시작했습니다. 1977년, 네덜란드의 도움을 받아 하노이 과학기술대학은 베트남 최초로 클린룸을 갖춘 마이크로전자 연구실을 건립하였고, 고체물리학과가 이를 관리, 운영하였습니다. 1977년, 이 마이크로일렉트로닉스 연구실에서 부 딘 쿠(Vu Dinh Cu) 교수가 이끄는 전문가 그룹은 당시 최신 기술인 다결정 실리콘을 게이트 전극으로 사용하여 MOS(금속-산화물-반도체) 구조에 기반한 최초의 전계 효과 트랜지스터를 베트남에서 성공적으로 제조했습니다.

2010년부터 하노이 과학기술대학 전자통신학과에서는 전자 및 컴퓨터 공학에 대한 지식의 기초를 갖춘 마이크로칩 설계 엔지니어를 양성하기 시작했습니다. 2023년부터 마이크로회로 설계가 전자-통신 산업의 주요 전공이 될 것입니다.

또한 작년에 하노이 과학기술대학은 마이크로칩 제조 엔지니어를 양성하기 위해 재료학부 산하에 마이크로전자 및 나노기술 공학 프로그램을 공식적으로 개교했습니다. 하노이 과학기술대학의 마이크로칩 교육 프로그램의 총 등록 비용은 연간 약 700명의 학생이 될 것입니다.

교육훈련부 장관 응웬 킴 썬은 2023년 11월 제15대 국회 제6차 회의에서 연설하면서 베트남에는 현재 반도체나 정보기술, 전자·통신과 유사한 분야를 직접 교육하는 고등교육기관이 35개 있다고 밝혔습니다. 관련 전공을 공부하는 학생은 보충 학습 및 전학을 통해 바로 해당 분야의 취업에 필요한 인력을 확보할 수 있습니다.

장관은 2024년에 직접 반도체 칩 설계 분야에서 1,000명 이상의 인력이 채용 및 교육될 것으로 예상된다고 말했습니다. 관련 분야에서는 약 7,000명을 채용할 예정이며, 이 숫자는 매년 20~30%씩 증가할 것으로 예상됩니다.

전문가들에 따르면, 베트남은 공급망 변화의 물결을 잡고 반도체 산업 사슬에 참여할 수 있는 엄청나고 마지막 기회에 직면해 있습니다. 하지만 이 기회를 성공적으로 포착하고 활용하려면 베트남은 지금 당장 행동하고, 향후 20년을 위한 장기 전략을 수립해야 합니다.

경제학자이자 중앙경제관리연구소(CIEM) 전 부소장인 보 트리 탄은 베트남이 현재 반도체 제조 공급망에서 설계, 패키징, 테스트의 세 단계에만 참여하고 있다고 말했습니다. 그러나 미래에는 베트남이 업그레이드되어 설계, 생산, 패키징 및 테스트, 장비 제조, 다성분 기업 등을 포함한 전체 반도체 산업 생태계에서 중요한 고리가 될 것으로 기대할 수 있으며, 여러 핵심 기술을 습득할 수 있습니다.

경제학자 Vo Tri Thanh, 중앙경제관리연구소(CIEM) 전 부소장

탄 씨는 베트남이 개발이 필요한 전환점에 접어들고 있다고 평가했습니다. 이는 우리가 새로운 트렌드, 녹색, 디지털, 공급망 변화를 빠르게 따라잡아야 하는 시기입니다... 왜냐하면 우리가 이 도약을 활용하지 못한다면 베트남이 발전하기 매우 어려울 것이기 때문입니다.

그에 따르면, 이를 위해 베트남은 하노이, 호치민시, 다낭의 하이테크 파크와 국가혁신센터(NIC)에 반도체 기업을 위한 "인큐베이터" 네트워크를 형성해야 하며, 여기에는 충분한 고급 인력, 기술 노동자, 실무 엔지니어가 필요합니다. 특히 베트남의 강점 중 하나인 전자기술과 반도체 산업을 접목하는 것이 필요하다.

FPT 정보 시스템 회사 회장 Tran Dang Hoa는 또한 베트남이 제조 공장, 설계 회사, 학교, 연구 기관 등을 포함한 완전한 구성 요소를 갖춘 반도체 산업 생태계를 구축해야 한다고 말했습니다. 베트남에 국내 제조 공장이 없다는 사실을 인용하여 Hoa 씨는 외국 기업과 파트너에게 베트남에 공장을 열도록 신속하게 요청해야 한다고 제안했습니다.

다른 관점에서, 응우옌 둑 민 준교수 박사는 반도체 산업은 전기와 물 요구 사항 측면에서 매우 엄격한 산업이며, 현재 베트남은 이러한 요구 사항을 충족하지 못하고 있다고 강조했습니다.

하노이 과학기술대학의 전문가들은 반도체 웨이퍼 공장이 하루에 약 4,000만 리터(40,000m3)의 물을 소비한다고 밝혔습니다. 이는 12만 명이 소비하는 물의 양과 같습니다. 그 중 최대 76%는 극도로 깨끗한 기준을 충족하는 처리된 물입니다. 반도체 기술에 사용되는 초정밀 물을 얻으려면 깨끗한 물에 증류, 이온 분리, 물 속 용해 물질 제거 등 여러 처리 단계를 거쳐야 하므로 실제로 소비되는 물의 양은 40,000m3보다 몇 배나 더 많아야 합니다.

또한 2021년에는 반도체 제조산업 전체가 최대 1,490억 kWh의 전력을 소비했는데, 이는 1년에 2,500만 명이 소비하는 전력량과 같습니다. 한 발전소는 연간 약 40억 kWh의 전기와 3,000만 m3의 초청수를 소비해야 하지만, 호아빈 수력발전소의 연간 전력 생산량은 90~1,000억 kWh입니다.

반도체 산업에서는 초순수와 함께 생산을 위한 매우 깨끗한 환경, 즉 클린룸이 필요합니다. 클린룸의 청결도는 단위 부피 내에 있는 특정 크기보다 작은 입자의 수에 의해 결정됩니다. 반도체 산업에서 대부분의 집적회로 제조는 100등급 클린룸에서 수행됩니다. 즉, 1입방피트(1ft3=28.3리터)의 공기에 직경 0.5µm(1µm=0.0000001m) 이상의 먼지 입자가 최대 100개까지 들어 있는 것입니다. 기술이 발전할수록 더 작은 임계 크기의 먼지 입자가 필요합니다. 이러한 청정실을 운영하거나 유지하는 데도 엄청난 양의 전기가 소모됩니다.

하노이 과학기술대학교의 반도체 제조 테스트용 클린룸.

반도체 공장을 즉시 건설하면 베트남의 깨끗한 물과 전기 공급에 대한 부담이 커질 것이라는 것을 알 수 있습니다. 응웬 둑 민(Nguyen Duc Minh) 준교수에 따르면, 베트남이 반도체 제조 산업을 발전시키고 싶다면 깨끗한 물과 전기 공급을 늘리기 위한 총괄 계획이 포함된 장기 전략이 필요합니다.

게다가 반도체 산업은 높은 배출량으로 악명이 높아, 공장 하나당 연간 최대 100만 톤의 CO2를 배출합니다. 한편, 베트남은 2025년까지 약 6,500만 톤의 CO2를 배출할 것으로 예상된다. 따라서 반도체 공장은 베트남 배출량의 약 1.6%를 차지할 것이다. 특히 오래된 기술을 수입하면 공장의 배출량이 더욱 증가하게 됩니다. "따라서 깨끗하고 녹색 에너지원을 장려하고 깨끗하고 녹색 기술만 허용하는 것은 베트남이 추구해야 할 조치입니다." 응웬 둑 민 준교수 박사가 말했습니다.

인적자원 측면에서 전문가들은 전 세계적으로 반도체 산업의 인적자원이 부족하다는 점에 대해 동일한 의견을 가지고 있으며, 베트남이 가까운 미래에 베트남에 투자할 때 국제적인 반도체 기업의 채용 수요를 충족하기 위해 지금 당장 이러한 고품질 인적자원을 준비해야 한다고 생각합니다.

최근 일련의 국내 대학 및 교육 기관이 전자, 마이크로칩 및 반도체 분야의 학생을 모집하여 2030년까지 베트남 반도체 산업을 위한 약 50,000명의 인력을 교육하고 개발한다는 도전적인 목표를 목표로 한다고 발표했습니다. 가장 최근에는 하노이 국립 대학, 호치민 국립 대학, 다낭 대학, 하노이 과학기술 대학, 우편통신기술 아카데미를 포함한 5개 고등 교육 기관이 잠재력과 강점을 촉진하기 위한 양해각서에 서명하고 베트남 고등 교육 기관과 행동 계획에 합의하여 반도체 산업의 개발 요구에 부응하는 고품질 인력 교육의 질과 효과를 보장하고 개선할 준비를 갖추었습니다.

하노이 과학기술대학교 마이크로칩 설계 연구실 학생

부교수인 응웬 둑 민 박사에 따르면, 반도체 산업에 대한 적절한 인적 자원을 확보하는 것은 필요하지만, 베트남 반도체 엔지니어의 생산 품질도 특별한 주의가 필요한 문제이며, 반도체 산업은 단순한 전문 교육이 아닌 경험이 풍부한 인적 자원을 요구하는 다소 "보수적인" 산업이기 때문에 기업의 채용 요구 사항을 충족하는 방법을 보장해야 합니다.

또한 테이블리더산업의 인력을 양성하는 데는 최소 4년 이상의 시간이 걸린다. 전문가들은 가까운 미래에 반도체 시장에 참여하기 위해 인력이 필요할 경우 컴퓨터 공학, 전자, 전기 및 자동화, 공학 물리학 등의 분야에서 사용 가능한 엔지니어링 리소스를 전환하는 것이 실행 가능한 솔루션이라고 믿고 있습니다.

국가 관리 측면에서 정보통신부는 중국, 인도, 일본, 한국, 말레이시아, 싱가포르 등 지역 국가가 반도체 산업에 대한 특별 인센티브를 제공하고 있는 상황에서 베트남은 국내 강점을 활용하고 외국 자원을 활용하여 적절한 개발 전략을 수립하기 위한 솔루션과 정책이 필요하다고 강조했습니다.

구체적으로는 투자, 전문인력, 지원기업, 교육기관 등을 유치하여 반도체 산업을 발전시킬 수 있는 세제혜택, 금융지원 등 구체적이고 뛰어난 정책을 개발하여 반도체 산업 발전에 돌파구를 마련할 수 있는 메커니즘과 정책 체계를 완벽화해야 합니다.