IoT에 도전하는 전자부품

기사입력 2017.06.01 11:47
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1. 세계 전자부품 시장 동향

 

최근까지 약진을 지속하고 있던 일본 전자부품업계가 지금 큰 기로에 서있다. 동 업계의 번영을 지주했던 스마트폰의 성장 둔화와 향후 시장축소 가능성도 나오고 있어서 스마트폰을 대신하는 차세대 어플리케이션을 마련할 필요가 있다. 그래서 진로 선택을 잘해야 한다.메모리에서 로직으로 전략 교체에 실패한 일본 반도체 업계와 동일한 전처를 밟아서는 안 된다. 새롭게 약진을 취하기 위해서 일본 전자부품업계는 지금까지 성장 궤적, 번영의 이면을 숨은 사업환경을 참고하여 향후 진화의 방향성을 찾아본다.

 

○ 업계 구조와 역할

 

세트기기 등 마지막 제품인 전자기기를 최고 상류에 설정하면 그 스트림 다운에 전자디바이스의 세계가 널려 있다. 각종 전자디바이스를 탑재하기 때문에 기판이 되는 메인보드(PCB), 기억과 연산을 담당하는 능동부품으로서 반도체, 전자기기와 사용자 인터페이스를 담당하는 디스플레이 그리고 이들 외에 전체 부품류가 전자부품에 해당한다. 각 디바이스 업계는 그 이하에 제조장비, 부품·소재 업계를 보유하여 양 업계는 상호 제휴하면서 진화와 번영을 지속하고 있다. 여기에서 특이한 산업구조를 갖고 있는 것이 전자부품 업계이다. 제조장비나 부품·소재를 거의 자사내 또는 그룹내 자회사에서 내재화 하고 있다. 장비, 부품·소재를 내재화하고 있는 것은 해외에서의 노하우 유출방지가 주된 이유이다. 이 때문에 전자부품업계만의 전용 장비, 부품·소재 업계를 육성하고 있지 않다.

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반도체나 디스플레이 이외는 거의 전자부품이기 때문에 이것을 포함되는 종류는 많다. 수동부품만이 아니고 전선(Harness)나 정밀 모터, 스위치, 커넥터, 전구, 음향제품, 소음억제 부품 등 모든 전자부품 채널에 들어간다. 그 중에서 용도가 상상이 잘 되는 부품도 있지만 상상이 잘 안 되는 부품도 있고 역할이 분명하지 않는 부품도 있다. 예를 들면 수동부품 전자기기에 들어가는 실장기판을 보면 비교적 큰 규격의 반도체가 예상된다. 반도체 주변에는 확실히 실장된 수동부품이 분별되고 있다. 한편 저항기, 콘덴서, 인덕터로 대표되는 수동부품의 역할은 크게 두 가지가 있다. 하나는 반도체가 구동하기 위해서 최적의 구동전력의 공급으로 저소비전력화을 추진하는 반도체의 구동전력은 한없이 미세하게 근접하는 경향이다. 이러한 반도체는 내장 전원을 리튬이온전지에서 직접적으로 전력공급을 하게 되면 반도체는 파괴되어 버린다. 여기에서 우선 컨버터를 개입시켜 전력을 대폭으로 커트하고 그 위에 수동부품이 새롭게 최적화를 하여 반도체 전력을 공급한다.


또 하나의 역할은 노이즈 제거이다. 전자기기 즉, 모바일계는 기기가 세대 교체를 하고 있어서 대용량화가 빨라지고 있다. 대용량화란 처리할 정보가 많아지는 것이다. CPU가 이해하는 언어는 전압이 높은 쪽 "1"과 전압이 낮은 "0"만이 있다. 정보량을 증가시키기 위해서 일정시간 내에서 1과 0의 데이털르 보다 많이 채우면 좋으며 보다 많이 채우기 위해서 파형을 급격히 하여 1과 0의 간격을 좁힐 수밖에 없다. 이것이 고주파화로 고주파화를 확대하기 위해서 신호의 파형이 보다 급격하게 되고 있다. 이때 급격한 신호파형의 난형이 노이즈인데 스마트폰에 수동부품 탑재 수 증가는 점차적으로 발생하는 노이즈 제거가 배경이다.

 

○ 세계시장 38%를 점유하고 있는 일본

(전자부품)

 

이번 전자 디바이스 세계 시장규모는 약 40조엔이다. 디스플레이가 약 26조엔, 전자부품이 약 21조엔이다. 그 중에서 일본계가 점유하고 있는 점유율은 반도체가 12%, 디스플레이가 15%이다. 그러나 전자부품에서는 세계시장의 38%를 점유하고 있다. 그래서 일본반도체 업계의 약진 기세는 강하다. 일본 진영이 세계시장의 38%를 제패하고 각각의 제품군에서도 경이로운 강세를 발휘하고 있다. 콘덴서, 저항기, 인덕터 다같이 일본의 세계 점유율은 50% 이상이고, SAW 필터나 FBAR 등 고주파부품, 수정 디바이스에서도 일본세가 강하다. 스위치나 정밀모터도 포함하여 각 제품군에서도 일본 업체가 견인력을 담당하고 있어 종합적으로 세계점유율 38%를 확보하고 있다.


유일하게 외국 업체가 강한 것은 커넥터이다. TE Connectibility가 1위로 17% 점유율을 보유하고 있고 2위가 안훼노루로 8%, 3위가 Molex로 7%, 4위가 텔파이어로 6%, 5위가 Foxconn으로 5%이다. 그 다음으로 일본업체인 일본항공전자공업, 히로세전기 등이 뒤따르고 있다. 일본 업체의 전체 점유율은 약 20%이다.


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스마트폰의 진화와 보조를 맞춰서 시장 규모를 확대한 일본 전자부품업계가 2012년도에 결과를 표면화 하였다. 일본 국내 전자부품 업체 10개사의 매출 합계는 일본국내 반도체 업체 대기업 11개사 매출 합계를 웃돌고 있다.


2015년 전자부품 10개사 합게 5.7조웬이고 반도체 11개사 합게는 동 4.5조엔이다. 전자부품 산업이 명실공히 일본전자 디바이스 업계에 있어서 Retaining 산업을 성장시켰다.

 

 

2. 전자 디바이스 업계의 사업 환경

 

일본 전자디바이스 업계에 있어서 Retaining 산업의 자리를 확보한 것이 전자부품 업계이다. 업계 내에서의 매출 1조엔 초과 달성한 다수의 기업들을 배출하게 이르렀다. 이제는 상승세에 있으나 그 약진의 이면을 보면 과혹한 사업 환경이 떠오르고 있다. 최첨단 LSI 1개당 시장유통 가격은 수백엔대이다. 이에 대해서 전자부품은 1엔이하이다. 거의 0엔에 가깝다. "전"의 세계에서 승부하고 있다. 한 개당 수십전으로 생산 비용이나 인건비를 기준으로 이익을 내지 않으면 안 된다. 사업운영에 있어서 다른 디바이스 업계에서 볼 수 없는 유형으로 높은 가격 의식이 요구되고 있다. 대부분이 이 가격 의식이 전자부품 업계의 약진의 원인이 아닌가로 추측하고 있다. 이번 높은 가격 의식을 키우고 있는 전자부품 업계의 심각한 사업환경을 보고 한다.


○ 충격의 3대 이벤트

 

전자부품 업계 약진의 견인은 역시 스마트폰이었다. 일본에서도 2010년부터 스마트폰 보급이 시작되었다. 그 징후는 수년전부터 나타나고 있었고 전자부품 업체는 양산 대응을 위해서 공장건설을 서두르고 있었다. 이것이 2007년의 상황이다. 즉, 콘덴서 종류는 슬림 TV를 선두로 달러 박스였던 브라운관 TV 시장의 상실과 killer apply를 모색하고 있는 판이었으나 스마트폰 보급이 신의 한수가 되었다. 그러나 다음해인 2008년에 리만 쇼크가 와서 각사 다같이 재무 상황이 악화되고 2007년에 설비투자는 과잉투자로 되어버렸다.


3년 후인 2011년에는 동일본 대지진과 태국 홍수가 이어서 타격을 주었다. 전자부품 업체의 일본공장은 동일본지역에 집중되어서 타격을 많이 받았기 때문이다. 또한 생산거점은 일본 30%이고 해외가 70%이다. 태국 홍수의 영향도 컸다. 결산기마다 이익이 크게 감소하고 리만쇼크로부터 5년간 전자부품업계 각사는 고배를 마시고 있었다. 이 상황에서 구한 것이 스마트폰의 폭발적인 보급이었다. 그러나 세대교체마다 진화를 거듭하는 스마트폰의 다기능, 고기능 추구는 다종 다양한 LSI 전력 공급과 노이즈 대책을 전자부품에 요구하였으며 탑재 개수는 몇 배로 성장하였다.


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이에 상응하기 위해서 2007년에 건설한 유휴 공장이 차차 가동을 개시하였다. 그래도 양산 요구에 대응할 수 없어서 2015년 신규공장 건설 러쉬를 하게되었다. 리만쇼크에 영향에서 벗어난 것이 2014~2015년 경이다.


○ 자동차용에서 요구되는 안정 경영

 

일본 전자부품 업계 약진의 견인자이고 구제의 신이기도 한 스마트폰이 성장둔화 경향이 나오고 있으나 아직은 견인력이 있어서 각사는 스마트폰이 수익확대의 원천인 것은 변함이 없다고 한다.


세계시장에서 15억대 이상 보급하고 있는 전자기기는 스마트폰 이외에는 마땅한 종류가 없어서 스마트폰 다음에도 역시 스마트폰이다. 그러나 셋트 업체의 매출 기복이 커서 승자와 패자가 빈번하게 교체되고 있는 것이 난점이다. 사업에 있어서 외부 의존도가 크게 다르기 때문에 전자부품 업체는 특정고객에 의존하지 않는 전략을 채용하여 리스크를 줄이려고 노력하고 있다. 사업으로서 안정감에 결여되는 스마트폰이다. 견인력을 지속하고 있는 중에서 다음 killer apply에 주력하고 있는 것이 IoT 실증 실험을 하고 있지만 시장규모는 아직 한계가 있다. 여기에서 수익의 안정성을 추구할 수 있는 것이 자동차용 분야이다.


엔진인 모터 주변과 전자제어 기판을 포함한 구동계, 첨단운전지원시스템을 추구하는 ADAS계와 자동차 네비게이션 등의 정보계 그리고 문 개폐 등을 담당하는 바디계이다.


전자부품에 있어서 자동차 시장은 그리 크지 않다. 구동계에서 중요한 것은 냉각 시스템의 설계와 제조이다. ADAS계는 안전 때문에 알고리즘 개발, 정보계는 콘텐츠로 양쪽 모두 소프트웨어 비중이 크다. 바디계는 전자부품에 이익이 있는 시장이지만 자동차 업체는 ECU(Electronic Control Unit)의 탑재수를 삭감하려고 하는 실정이다. 자동차는 거대시장으로 표현되고 있지만 사실상 그렇지 않다. 공장 인정까지는 3~4년의 세월이 걸리고 한번 인정을 받으면 큰 불량을 내지 않는 한 발주는 계속적으로 지속된다. 포인트는 이 계속적인 수주로서 각사가 자동차 중시의 경영방침을 타개하고 실제로는 경영 안정을 구하고 있는 것이다. 그래도 한없이 시장을 둘러싼 전자부품 각사간의 경쟁은 격렬하다. MLCC(적층 Ceraminc Condenser)는 용량을 증가시켜 알루미늄 전해 콘덴서의 치환을 노리고 있고 알루미늄 콘덴서는 하이브리드형으로 진화로 약점을 극복하고 필름 콘덴서의 영역 탈취를 움직이고 있는 등 사용자로부터 심각한 가격하락 요구에 대응하기 위해서 각사 간의 경쟁이 심각하게 증가하고 있다.


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○ 심각한 가격 하락 요구

 

고객으로부터 가혹할 만한 정도로 가격하락 요구는 수동부품의 출하경향과 금액기준에서 시장 추세의 불균형이 뚜렷하게 나타나고 있다. MLCC 등은 초기 스마트폰당 200개 전후로 탑재하다가 최신 기종에는 4배에 해당하는 약 800개가 탑재되고 있다. 시장 점유율의 50% 이상을 갖고 있는 일본 제품이라면 계산상으로 금액기준으로 4배 가까이 확대되지 않고 있다는 것이다. 일본 콘덴서 출하 총액은 2011년도에 7,280억엔인데 출하 수량 경향으로 따르면 2015년도엔 3조엔 규모가 되어야 하지만 실상은 2011년 대비 24.4% 증가한 9,066억엔이다. 콘덴서만이 아니고 인덕터나 저항기도 동일한 실정으로 전자부품 업체로서는 사용자의 가혹한 가격 하락 요구가 진행되고 있다.


여기에서 높은 가격 의식이 생기고 있다. 생산비용의 상승 최대 원인은 외주생산 발주비이다. 세계 점유율 38%를 제패하고 있는 일본 전자부품과 따라오고 있는 아시아는 30% 점유율로 지금은 카피 제품이지만 저가로 공세하는 아시아세에 추격될 우려도 크다.


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3. 일본 전자부품 사업전략

 

○ 특수주문 제품보다도 표준제품

 

일본 전자부품업계는 지금부터 사업전략이 보이기 시작하였다. 경영의 왕도를 달리고 있는 것은 계속적으로 스마트폰이다. 그러나 부품을 납입하는 세트 업체의 실적에 의해서 수익이 좌우되어서 공급자측은 자원의 낭비가 있어서 멀티 커스토머 전략을 채용하지 않으면 득이 없다. 바람직한 것은 경영의 안전성이다. 여기에서 시장에 비교적 안정감이 있는 자동차 분야를 철저히 공략하고 있다.

스마트폰과 자동차 양축으로 사업운영의 안정성을 확보하고 그 위에서 다가오고 있는 IoT 시대에 대한 준비를 추진한다. 이것이 센서와 센서 모듈 기술의 개발이다(SoC).


센서 개별로서도 실적으로의 기여가 크나 가능하면 부가가치를 쌓을 수 있는 모듈화 까지 추진해야 한다. 모듈 개발을 추진할 경우에는 사용자 지정의 특수제품이 아니고 개발공간에 여백이 남는 표준 제품의 제공을 장려한다.


모듈 전체의 저소비전력화 등 고객이 선호하는 다양한 기능을 소프트웨어로 대응하고 이 소프트웨어의 여백을 이용하여 OS를 그 위에 얹어 놓는다. 부가가치를 보다 크게하는 제안형사업으로의 체질개선이 중요하게 되며 이것에 의해서 전자부품업계가 IoT 사업의 Initiative를 갖게 되는 것도 가능하다.

 

○ IoT는 유사 기술에서 발전:

센서와 센서 모듈

 

IoT의 원점은 저에너지이다. 인해전술에 의존해 온 정보수집의 작업을 센서로 대신하려는 것으로 특별한 시스템 구축이 필요할 것으로 생각하고 있으나, 그런 것은 아니고 지금까지 없었던 전혀 새로운 사업이라도 기술은 모방에서 시작하였다.


그 출발점은 PCB 제조의 모방이다. 진화 드라이브를 미세화로 설정한 것으로서 모방은 오리지날로 변화하였다. 최첨단을 달리는 반도체의 제조기술도 그 출발점은 PCB 제조의 모방이었다. 진화의 드라이버를 미세하게 설정한 것으로서 모방은 오리지날에서 변화하였다.


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PCB 제조와는 한선을 그리고 독자의 제조 프로세스를 구축하게 이르렀다. IoT도 동일하다. 지금까지 본 적도 들은 적도 없는 특별한 특수 기술이 돌연이 눈앞에 자태를 나타낸 것은 아니고 역시 모방에서 시작된 것이다. 그 원점이 되고 있는 것이 반도체 팹에서 도입되고 있는 MES(제조실행시스템)의 사상이다. 양품 제조를 위해서 생산 레시피를 미리 컴퓨터에 입력, 라인 가동후에는 챔버 내의 분위기 등 In-Situe Monitoring(생산라인에서 관찰)을 감시. 그 라인 관찰시와 사전에 입력한 생산 레시피에 차이가 일어나는 것으로서 불량 발생 가능성을 제시한다. 검사장비에 의한 처리 칩의 벌취검사도 도입하는 것으로서 Lot내/Lot가의 높은 수율을 확보한다.


다리나 터널 등의 인프라, 개인 사용자의 의료계 IoT로 MEMS의 모방이 도입되고 있다. 그러나 모방은 모방이다. 예지하고 있지만 데이터를 "보이게 하는 것" 까지에는 이르지 못하고 있다. 설비고장이나 건강악화는 한가지 원인에 있지 않다. 한가지 원인을 기점으로 복합적인 원인이 중첩하게 일어나고 있기 때문이다. 복합적 원인을 보이게 하는 수법이 확립되지 않는 한 수집한 정보의 빅데이터는 활용될 수가 없다.

 

○ 진화하는 모듈 기술

 

모방에서 오리지날으로의 모색을 계속하는 IoT 시스템. 이것과 보조를 맞춰서 진화하고 있는 것이 센서 & 센서모듈이다. 센서는 수많은 제품이 상품화 되고 있다. 대표적인 용도를 분류하면 환경에서는 온도센서, 온습도센서, 기압센서, 가스센서, 광센서(가시광/적외선/UV) 등이 있고 사람의 움직임을 탐색하는 가속도센서, 자이로센서, 변형계이지(지진계) 등이 유용하게 이용되고 있다. 빌딩 감시 등 HEMS(Hom Energy Management System)계에서는 전류센서, CMOS카메라 등이 있고 생체계에서는 바이오센서, 심전센서, 혈당센서 등이 있다. 센서는 종류도 많고 종류에 따라서 구동전압도 다양하여 사용에 편리하다.


모듈에 관한 경우는 센서와 같이 코어가 되는 것이 무선IC와 제어CPU 이다. 최근에는 양 IC를 하나의 칩으로 제공하고 있다. 센서와 무선 IC, 제어용 CPU를 결합하는 검출회로는 신호증폭, 필터, 아날로그(A)/디지털(D) 변환의 역할을 하고 있으나 신호증폭과 A/D 변환을 하나로 통합하는 등 다기능화가 진행되고 있다.


이들 이외에서는 데이터 보존용 메모리를 무선 IC 제어 CPU와 연결시키고 있다. 이상이 모듈에 있어서의 센서영역이다. 또하나 중요한 역할을 하고 있는 것이 전원 영역이다. 전원부를 구성하는 것이 발전디바이스와 축전디바이스, 전자는 태양광발전 외에 온도차 발전, 진동/압력발전, 전자파 등 에너지 발생 연구가 성황을 이루고 있다.


후자는 전지, Capacitor의 역할을 담당하고 있고 향후 RiB Capacitor, 전기 2중층 Capacity, 리튬이온 Capacitor 등이 주류가 되고 있다. 전원부 개발에서 중요한 포인트는 발전디바이스와 축전디바이스의 Impedance matching으로 양자간에서의 전력 로스는 요주의 사항이다.

 

○ 제안형 사업을 장려

 

전자부품업계가 모듈 개발에 착수할 경우에 특수 제품보다도 표준제품 개발을 장려한다. 특수 제품은 고객에게 지정된 스팩대로 제조하는 것이다. 고객 수는 증가하나 돈벌이는 되지 않는다. 한편 표준제품은 무선IC 제어용 CPU 개발을 90% 완료하였다. 잔여 10%의 여백을 고객이 기호하는 기능을 소프트웨어로 대응하며 이것을 OS 상에 올려서 제공하는 제안형 사업으로의 연구를 장려한다.


모듈 탑재의 각종 IC는 각각 저소비전력화를 추구하고 있으나 모듈 전체에서의 저소비전력화는 별개의 것이다. 기능제어나 시스템 제어 다같이 저소비전력화 소프트웨어로 포함하면 그 부가가치는 보다 크게 된다. 또한 시뮬레이션을 구사한 무선 네트워크 알고리즘 제공도 고객이 필요하는 기능이다.

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