반도체 산업 사슬은 상류의 칩 설계업체, 중간 단계의 제조업체, 패키징 및 테스트 업체, 그리고 하류의 솔루션 제공업체 및 최종 응용 프로그램 제조업체로 나눌 수 있으며, 그중 칩 설계와 제조가 핵심 연결 고리입니다. 최근 몇 년 동안 정책 지원, 자율성 및 제어 가능성 향상에 대한 시급한 요구, 그리고 기술 혁신에 힘입어 중국의 반도체 산업은 강력한 성장세를 유지해 왔습니다. 식스렌스(Sixlens) 데이터에 따르면 2016년부터 2020년까지 반도체 칩 산업의 특허 프로젝트 투자 건수는 총 693건으로 5년간 연평균 32.2%의 성장률을 기록했습니다. 특허 프로젝트 투자액은 355억 1천만 위안에 달했으며, 5년간 연평균 성장률은 98.9%에 이르렀습니다. 특히 2020년에는 반도체 칩 산업의 특허 프로젝트 투자 건수가 241건으로 모든 산업 중 1위를 차지했습니다. 그러나 자금과 정책적 지원이 갖춰져 있음에도 불구하고, 인재 부족은 여전히 ​​반도체 산업 발전을 저해하는 가장 큰 병목 현상으로 남아 있습니다. 우리나라 최고 인재의 요람인 칭화대학교는 반도체 산업에 수많은 엘리트 기업가를 배출해 왔습니다. 이들 스타트업은 첨단 칩 연구팀의 연구 성과가 상용화되면서 설립되었거나, 칭화대 졸업생들이 업계에서 경험을 쌓은 후 창업한 기업들입니다. 학문적 기반에서 실질적인 역량 강화에 이르기까지, 이들 스타트업은 AI 칩, 메모리 칩, 센싱 칩 등 다양한 분야에서 업계에 더 많은 선택지를 제공하고 있습니다.  
식스프리즘 연구소는 식스렌스의 글로벌 기술 경쟁 및 협력 지식 지도 데이터베이스를 기반으로 칭화대학교에 위치한 반도체 분야 스타트업들을 분류하고, 각 세부 분야의 동향을 분석했습니다.  
 

▲칭화대 칩 스타트업들은 AI 칩, 센싱 칩, 통신 칩, 메모리 칩, 전력 소자 등 칩 산업의 다양한 분야에 분포되어 있습니다.

 

칭화대학교에 기반을 둔 반도체 분야 스타트업들 (출처: sixlens)

칩은 기능에 따라 분류됩니다. 칩은 AI 칩, 메모리 칩, 센싱 칩, 통신 칩, 전력 소자로 나눌 수 있습니다. 인체 장기의 기능에 비유하자면, AI 칩은 뇌, 메모리 칩은 대뇌 피질, 센싱 칩은 감각 기관에 비유할 수 있습니다. 식스렌즈(Sixlens) 데이터에 따르면 칭화대학교에 기반을 둔 스타트업들은 다양한 칩 분야에 분포되어 있습니다. 이제 각 분야별로 대표적인 스타트업들을 선정하여 기술 구성, 투자 및 자금 조달 현황을 자세히 살펴보고 해당 산업 전반에 대한 통찰력을 얻고자 합니다.  
 

▲링시 테크놀로지(Lingxi Technology): AI 칩 설계, 이기종 융합 두뇌 모방 컴퓨팅 칩 개발, 그리고 아키텍처 수준의 두뇌 모방 컴퓨팅 솔루션을 선도하는 글로벌 기업입니다.

링시 테크놀로지(Lingxi Technology)는 2018년 1월에 설립되었습니다. 이 회사는 주로 뇌 모방 칩과 컴퓨팅 시스템을 개발합니다. 링시 테크놀로지의 창립자 9명 중 7명이 칭화대학교 출신입니다. 그중 시루핑(Shi Luping) 교수와 페이징(Pei Jing) 교수는 칭화대학교 뇌 모방 컴퓨팅 센터 소속이며, 유후이(Youhui) 교수는 칭화대학교 컴퓨터 과학과, 자오밍궈(Zhao Mingguo) 교수는 칭화대학교 자동화학과, 쑹센(Song Sen) 교수는 칭화대학교 생체의공학과, 허웨이(He Wei) 박사, 그리고 덩레이(Deng Lei) 박사도 칭화대학교 소속입니다. 링시 테크놀로지는 2018년 8월, 화콩 코너스톤 펀드(Huakong Cornerstone Fund), 프리퍼드 캐피털(Preferred Capital), 그리고 칭화 홀딩스(Tsinghua Holdings)로부터 엔젤 투자를 유치했습니다.  
   

링시 기술 ​​관련 화제의 단어들 (출처: sixlens)

뇌 모방 컴퓨팅 칩은 뇌 모방 스마트 칩의 한 종류입니다. 뇌 모방 스마트 칩은 인간 두뇌의 정보 처리 기본 원리를 기반으로 개발된 스마트 칩으로, 뇌 모방 컴퓨팅 칩과 뇌 모방 인지 칩을 포함합니다. 독자적인 알고리즘을 제공하는 가속 플랫폼과 달리, 뇌 모방 컴퓨팅 칩은 뇌처럼 저전력, 고병렬 처리, 고효율, 범용성, 뛰어난 안정성 및 지능을 바탕으로 다양한 복잡한 비정형 정보를 처리하도록 설계되었습니다. 현재 뇌 모방 칩에 대한 공인된 기술 솔루션이나 연구 로드맵은 없습니다. 전 세계 연구팀들이 다각적인 관점에서 뇌 모방 칩 솔루션을 연구하고 있습니다.Brain-inspired computing solutions are roughly divided into program level, architecture level, circuit level and device level from top to bottom.현재 주류를 이루는 해외 솔루션으로는 영국 맨체스터 대학교의 SpiNNaker가 프로그램 레벨을 대표하고, IBM의 TrueNorth와 Intel의 Loihi가 아키텍처 레벨을, 독일 하이델베르크 대학교의 BrainScaleS가 회로 레벨을, 그리고 미국 스탠퍼드 대학교의 Neurogrid가 디바이스 레벨을 대표합니다.  
  링시 테크놀로지의 스루핑 교수팀 소속인 톈직은 아키텍처 수준의 대표적인 인물입니다.2019년 8월 1일, 스루핑(Shi Luping) 교수 연구팀의 논문 "일반 인공지능을 위한 하이브리드 톈지(Tianji) 칩 아키텍처를 활용한 인공 일반 지능 구현"이 네이처(Nature)지 표지를 장식했습니다. 톈지 코어는 세계 최초의 이종 융합형 뇌 모방 컴퓨팅 칩으로, 컴퓨터 과학 기반의 머신러닝 알고리즘과 신경과학 기반의 뉴로모픽 컴퓨팅 모델을 독립적으로 실행할 수 있을 뿐만 아니라, 두 가지를 이종적으로 모델링하는 것도 지원하여 인공 일반 지능 개발을 위한 컴퓨팅 플랫폼을 제공합니다.  
In addition, Tsinghua startups with AI training chips include Qingwei Intelligent, Xuanjia Microelectronics, Suiyuan Technology, Denglin Technology, Tanjing Technology, OURS, Shenjian Technology; Tsinghua startups with AI inference chips also include Qingwei Intelligent, Paifang Technology, Tanjing Technology, Black Sesame Intelligence, Horizon, Xinbo Electronics, Bitmain, etc.  
 

▲잉런 테크놀로지: 메모리 칩 설계 분야에서 핵심 경쟁력은 SSD 메인 제어 코어 기술에 있습니다.

잉런 테크놀로지(Yingren Technology)는 2017년에 설립되었습니다. 주력 사업은 스마트 스토리지 칩 및 솔루션이며, 세계 최고 수준의 SSD 마스터 컨트롤 기술을 적용하는 데 전념하고 있습니다. 잉런 테크놀로지의 공동 창립자이자 회장 겸 CEO인 우쯔닝(Wu Zining) 박사는 칭화대학교에서 전기공학 학사, 석사, 박사 학위를, 스탠포드대학교에서 전기공학 학사 학위를 취득했습니다. 잉런 테크놀로지 설립 전에는 마벨(Marvell)의 최고기술책임자(CTO)를 역임했습니다. 식스렌스(Sixlens) 데이터에 따르면, 잉런 테크놀로지는 2020년 12월 9일 아이누오 투자운용(Ainuo Investment Management, 난징), 상청캐피탈(Shangcheng Capital), 주지퉁쥔 투자운용(Zhuji Tongjun Investment Management)으로부터 B 이론 투자를 유치했습니다.  
세계는 디지털 경제 시대로 진입하고 있습니다. 중국의 '제14차 5개년 계획' 또한 디지털 경제 발전에 중점을 두고 있습니다. 데이터는 생산의 다섯 번째 요소로서 점차 경제 발전을 선도하는 핵심 요소로 자리 잡았습니다. 데이터 센터는 디지털 경제의 인프라가 되었습니다. IDC의 예측에 따르면, 전 세계 데이터 양은 2025년에 175ZB에 달할 것이며, 향후 5년간 연평균 복합 성장률은 31.8%에 이를 것으로 예상됩니다. 이 중 데이터 센터 저장 용량이 70% 이상을 차지할 것입니다. 데이터 센터 인프라 구축에 있어 데이터 저장 기술은 필연적으로 핵심 기술이 될 것입니다. IC Insights의 통계에 따르면, DRAM과 NAND 플래시와 같은 메모리 칩은 2021년에 각각 18%와 17%의 높은 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다. 산업 사슬 관점에서 메모리 칩 관련 기업은 크게 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 하나는 삼성, SK하이닉스, 마이크론, 도시바, 양쯔메모리 등 웨이퍼를 생산하는 메모리 OEM 업체이고, 다른 유형은 Marvell, Huirong, Phison 등과 같이 <binary data, 6 bytes>less 모델을 기반으로 하는 스토리지 제어 칩 제조업체입니다.  
메모리 칩 산업에서 잉런 테크놀로지의 핵심 기술은 SSD 메인 컨트롤 설계에 있습니다. 수요 증가에 힘입어 데이터 센터에서 QLC(Quick Liquid Code) 사용이 일반적인 추세이지만, 짧은 쓰기/지우기 수명과 긴 예상 지연 시간 등의 문제점도 존재하며, 이는 메인 컨트롤 기술을 통해 보완해야 합니다. 그중에서도 오류 정정 기술은 SSD 메인 컨트롤 제조업체의 핵심 기술력으로 자리 잡았습니다.  
   

잉런 테크놀로지의 기술 로드맵 (자료 출처: sixlens)

잉런 테크놀로지는 2018년에 4K LDPC(저밀도 패리티 검사) 오류 정정 기술을 성공적으로 개발 및 출시했습니다. 2020년 10월에는 레이니어 테크놀로지의 12nm PCIe Gen4 SSD 컨트롤러 칩인 레이니어 IG5636이 중국 전자정보산업발전연구원이 주관하는 국내 집적회로 분야에서 가장 영향력 있고 권위 있는 상인 제15회 "중국 핵심" 우수 기술 혁신 제품상을 수상했습니다.  
 

▲인시투 칩: 레이아웃 센싱 칩으로, 새로운 MEMS 칩 및 모듈의 연구 개발, 생산 및 판매에 주력합니다.

인시투칩(In-situ Chip)은 2015년 칭화대학교 마이크로전자나노전자학과 마슈오(Ma Shuo) CEO, 후후이산(Hu Huishan) COO, 왕신량(Wang Xinliang) CTO를 비롯한 중국과학원 전문가들이 설립했으며, 새로운 MEMS 칩 및 모듈의 연구 개발에 전념하고 있습니다.  
MEMS(Micro Electromechanical System)는 일반적으로 IC 공정을 통해 실리콘 웨이퍼에 제작되는 미세전기기계시스템입니다. 5G 기술의 보급과 사물인터넷(IoT)의 확산에 힘입어 MEMS 소자는 점점 더 다양한 응용 분야에서 활용되고 있으며, 가전제품, 자동차, 산업, 의료, 통신 등 여러 분야에 널리 사용되고 있습니다. 우리나라 제14차 5개년 계획 초안에서는 첨단 집적회로 기술의 혁신과 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT), 미세전기기계시스템(MEMS)과 같은 독창적이고 선도적인 과학기술 연구를 강화해야 한다고 강조하고 있습니다. MEMS 센서에서 가장 중요한 것은 MEMS 칩입니다. MEMS 칩은 외부의 물리적, 화학적 신호를 전기 신호로 변환할 수 있습니다. MEMS 칩은 기능에 따라 MEMS 스피커 칩, MEMS 가속도계, 자이로스코프, 자기 센서 칩, MEMS 압력 칩 등으로 다양하게 사용됩니다. 의료 분야에서 액체/의료용 MEMS 칩은 의료 기기의 소형화, 지능화 및 비용 절감을 이끄는 핵심 기술로 자리 잡았습니다. 이러한 특징을 바탕으로 MEMS 칩 기술은 의료 기기, 지능형 하드웨어 등 다양한 분야의 연구 개발 및 생산에 널리 활용되고 있습니다. 현재 애보트, 구글 등 유럽과 미국의 많은 기업들이 의료용 MEMS 분야에 진출하여 연구 개발에 막대한 투자를 하고 있습니다.  
인시투 칩은 MEMS 액체 미세 유동 및 기타 제품을 사용하여 의료 및 가전 분야의 막대한 수요에 대응하고, MEMS 마이크로 펌프 개발을 통해 정밀 약물 공급 시나리오에 이상적인 솔루션을 제공합니다.  
   

현장 칩 기술 관련 주요 이슈

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식스렌스(Sixlens) 데이터에 따르면 인시투칩(In-Situ Chip)의 기술 포트폴리오에는 MEMS 칩 설계, 질화규소 멤브레인 제품, 액체 유량계 등이 포함됩니다. 2021년 2월 22일, 인시투칩은 SEE 펀드 인피니트 세일링 펀드가 주도하고 기존 주주인 카이펑 벤처 캐피탈(Kaifeng Venture Capital), 야루이 캐피탈(Yarui Capital), 덱선 투자(Dexun Investment)가 참여한 수천만 위안 규모의 프리 A+ 라운드 투자를 완료했다고 발표했습니다.  
또한, 센싱 칩을 개발하는 칭화대 스타트업으로는 홍관 테크놀로지, 허광 테크놀로지, 실리마이크로, 종후이싱광, 스마트웨이, 옵티컬 테크놀로지 등이 있습니다.  
 

▲후이즈 마이크로일렉트로닉스: 통신 칩 레이아웃 및 고성능 마이크로파 RF 프런트엔드 칩 개발

후이즈 마이크로일렉트로닉스는 칭화대학교의 리양 교수가 2011년에 설립했습니다. 고성능 마이크로파 RF 프런트엔드 칩 개발에 주력하며, 4G/5G 및 NB-IoT용 RF 프런트엔드 칩 시리즈를 출시했습니다. 이 칩들은 스마트폰, 태블릿, 무선 통신 모듈, 차량용 스마트 백미러, 스마트워치 등 다양한 제품에 널리 사용되고 있습니다.  
   

후이즈 마이크로일렉트로닉스 기술 로드맵

식스렌(Sixlen) 데이터에 따르면, 후이즈 마이크로일렉트로닉스(Huizhi Microelectronics)의 기술 사업 부문은 무선 주파수(RF), 전력 증폭 등의 분야에 집중되어 있습니다. RF 프런트엔드 칩에는 RF 스위치, RF 저잡음 증폭기, RF 전력 증폭기, 듀플렉서, RF 필터 등이 포함됩니다. 모바일 단말기 수요 증가에 힘입어 5G 통신 기술의 발전은 스마트 모바일 단말기 개발을 촉진해 왔습니다. 5G 지원 주파수 대역이 늘어남에 따라 필요한 무선 주파수 프런트엔드 칩의 수도 크게 증가할 것입니다. 해외 주요 RF 프런트엔드 칩 업체로는 브로드컴(Broadcom), 스카이웍스(Skyworks), 코르보(Qorvo), 무루타(Muruta), 인피니언(Infineon), NXP 등이 있으며, 국내 주요 업체로는 주오성 마이크로(Zhuosheng Micro), 위어 테크놀로지(Weir Technology), 한톈샤(Hantianxia) 등이 있습니다. 전 세계적으로 5G 휴대폰 출시가 본격화됨에 따라 무선 주파수 프런트엔드 칩의 국산화 추세가 더욱 강해지고 있습니다. 2021년 2월 19일, 후이즈 마이크로일렉트로닉스는 위안허 푸화, 후이유 창잉 투자, 원톈샤 등으로부터 시리즈 E 투자를 유치했습니다.  
또한, 칭화대학교 출신의 통신 칩 분야 스타트업으로는 Zhiyi Polycore, Daoyuan Microelectronics, AltoBeam, Beijing Quantum Micro, Feion Communications 등이 있습니다.  
 

▲기초 반도체: 실리콘 카바이드 전력 소자의 레이아웃

2016년에 설립된 베이직 세미컨덕터는 중국을 선도하는 실리콘 카바이드 전력 소자 전문 기업입니다. 소재 준비, 칩 설계, 제조 공정, 패키징 테스트, 드라이버 응용 분야 등 3세대 반도체 산업의 모든 영역에 걸쳐 연구 개발을 진행하고 있습니다. 대표이사인 웨이웨이 박사는 칭화대학교를 졸업했습니다. 베이직 세미컨덕터는 중국 최초로 산업용 실리콘 카바이드 MOSFET, 실리콘 카바이드 쇼트키 다이오드, 자동차용 실리콘 카바이드 전력 모듈을 자체 개발했습니다. 특히 실리콘 카바이드 MOSFET은 중국 최초로 산업용 신뢰성 테스트를 통과했으며, 2년 이상 양산 중입니다. 2020년에는 2세대 고성능 실리콘 카바이드 쇼트키 다이오드 칩, DFN8*8 패키지, 내부 절연 실리콘 카바이드 쇼트키 다이오드 제품을 출시했습니다.  
 

기본 반도체 기술 로드맵

SiC(탄화규소)는 3세대 반도체 소재에 속합니다. 실리콘 기반 반도체와 비교했을 때 고온, 고출력, 고전압, 고주파 및 고방사선에 대한 내성이 뛰어납니다. 현재 전 세계 탄화규소 시장 규모는 약 6억 달러입니다. 5G, 신에너지 자동차 등 여러 분야의 급속한 발전으로 실리콘 기반 반도체의 성능으로는 더 이상 수요를 완전히 충족할 수 없게 되었습니다. 제조 기술의 발전으로 SiC 소자의 비용이 지속적으로 감소하고 있으며, 그 비용 효율성이 더욱 부각될 것으로 예상됩니다. IHSMarkit 데이터에 따르면 탄화규소 전력 소자 시장 규모는 2027년까지 100억 달러를 넘어설 것으로 전망됩니다. 전 세계 탄화규소 산업 사슬은 웨이퍼, 에피택시 및 소자로 구성됩니다. CREE와 ROHM은 전체 산업 사슬에 걸쳐 사업을 운영하고 있으며, 대부분의 기업은 특정 부문에 집중하고 있습니다. 웨이퍼 공정에서는 해외 기업으로 II-VI Advanced Materials, Norstel 등이, 국내 기업으로는 Tianke Heda, Shandong Tianyue 등이 있습니다. 확장 링크 분야에서는 해외 기업으로 쇼와덴코, 노스텔 등이, 국내 기업으로 동관톈위, 한톈톈청 등이 있으며, 디바이스 분야에서는 해외 기업으로 르네사스, 리틀퓨즈, 마이크로세미, 제네식 등이, 국내 기업으로 CRRC 타임스, 타이코톈룬 등이 있습니다.  
 

sixlens 데이터에 따르면, 베이직 세미컨덕터는 2021년 3월 3일 보쉬 그룹 계열사인 로버트 보쉬 벤처 캐피털 컴퍼니(RBVC)로부터 전략적 투자를 유치했습니다.

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