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MEMS 산업 체인 (2)
2022-03-17
391
3. The development of domestic MEMS sensor companies faces certain technical challenges.
중국의 MEMS 산업은 해외에 비해 그리 늦지 않게 시작되었습니다. 설계, 제조, 패키징 측면에서 볼 때, 기존의 기술적 여건은 MEMS 설계, 가공, 패키징, 테스트를 위한 원스톱 시스템을 구축하여 중국 MEMS 기술의 발전을 위한 기반을 마련했습니다. 그러나 역사적 배경으로 인한 파편화와 분산, 그리고 심각한 투자 부족으로 인해, 비록 많은 성과를 거두었음에도 불구하고 품질, 가격 대비 성능, 상용화 측면에서 여전히 해외와 큰 격차가 존재합니다. MEMS 기술 연구 개발에는 비교적 오랜 투자 기간이 필요합니다. 센서 하나를 연구 개발하는 데 일반적으로 6~8년이 소요되며, 테스트 및 산업 사슬 도입까지는 거의 20년이 걸립니다. 또한 제품 가격이 제품의 중요성이나 개발 난이도에 비례하지 않아 중국 MEMS 기업들은 가격 경쟁에서 이점을 얻지 못하고 있습니다. 따라서 중국 기업들은 산업 사슬 지원 역량을 강화하고 상하류 협력을 증진해야 합니다. 동시에 MEMS 기기에서 새로운 소재와 통합 기술 분야의 획기적인 발전을 적극적으로 모색하고 새로운 시장 기회를 탐색해야 합니다.
상류 R&D 설계는 대학, 과학 연구 기관 및 R&D 시범 플랫폼에 집중되어 있습니다. MEMS 기술은 마이크로일렉트로닉스, 기계, 재료, 화학, 물리학 등 여러 분야를 아우르는 고도의 융합적 기술로, 연구 난이도가 높고 설계 주기가 길어 양산에 도달하기까지 수년이 걸리는 경우가 많습니다. 현재 해당 기업은 일정 수준의 혁신 역량을 보유하고 있지만, 사업 영역이 중복되는 부분이 많고 제품이 중저가형에 포지셔닝되어 있어 업계 전체 매출 규모는 작습니다. MEMS 설계는 산업 사슬에서 고부가가치 연결 고리입니다. 국내 기업의 주요 제품은 기계식 센서로, 시장에서 중저가 수준에 머물러 있습니다.
In midstream manufacturing, the basic material properties of MEMS, such as structural mechanical properties and material chemical properties, are the fundamental factors that determine product performance. Therefore, MEMS devices rely on various processes and variables. A MEMS product often corresponds to a process assembly line, and the R&D team generally requires years of improvement and testing before it can be commercialized. MEMS foundry can be divided into three types: pilot line, IC foundry and MEMS professional foundry. Most of the pilot lines are based on universities and scientific research institutes. They serve as a research and development platform for common industrial technologies. They are not for profit and have limited production capacity. The MEMS business of IC foundries is in its infancy and its capabilities are relatively weak. Domestic design companies with a certain scale basically choose foreign foundries. Professional OEMs are gradually moving from acquisitions to self-construction. For example, at the end of 2015, domestic manufacturer Nevi Technology acquired Swedish MEMS foundry Silex Microsystems, thus mastering the world's leading MEMS foundry technology in one fell swoop; in 2019, a number of companies such as Hanking Microelectronics and Xi'an Reed Microsystems successively launched MEMS production lines and entered the field of professional MEMS foundry.
MEMS 패키징 기술은 대부분 집적회로 패키징 기술에서 파생되었지만, MEMS 제품이 훨씬 다양하기 때문에 기술이 더욱 복잡하고 어려워졌습니다. 이로 인해 패키징 기술은 주요 반도체 패키징 및 테스트 아웃소싱 업체들이 주도권을 잡기 위해 경쟁하는 분야가 되었습니다. 중국은 MEMS 기술 개발에 늦게 뛰어들었기 때문에 패키징 및 제조 공정에서 미국, 일본, 독일과 같은 강대국에 비해 제조 능력과 정확도 면에서 여전히 격차가 존재합니다. 생산되는 MEMS 센서는 수명과 정확도가 떨어지고 품질 수준이 고르지 못해 제품 경쟁력이 낮습니다. 국내 MEMS 파운드리는 주요 국제 제조업체에 비해 뒤처져 있지만, 패키징 및 테스트 기술은 비교적 일찍 시작하여 좋은 성과를 거두었고 국제적인 경쟁력을 갖추게 되었습니다. 그중에서도 MEMS 마이크로폰을 주력 제품으로 하는 Goertek과 AAC Technologies는 해외 설계 업체로부터 MEMS 제품 IP를 구매하고 OEM 제조를 위탁한 후 패키징, 테스트, 판매까지 직접 수행하는 사업 모델을 통해 프리미엄 시장을 확보하고 있습니다. 이러한 이유로 두 회사는 현재 세계 30대 MEMS 기업에 속합니다.
하위 응용 산업 중에서는 소비자 가전이 가장 큰 시장을 차지하고 있는데, 이는 최근 스마트폰, 웨어러블 기기 등의 시장이 빠르게 성장하고 화웨이, 샤오미, 비보와 같은 국내 스마트 기기 제조업체들이 급속도로 발전하고 있기 때문입니다. 다음으로는 자동차 전자 산업이 있습니다. 자동차 지능화에는 고정밀 센싱 장비가 필수적이며, BYD, 니오, 샤오펑과 같은 국내 자동차 제조업체들도 빠르게 성장하고 있습니다. 이 밖에도 의료기기, 4.0차 산업혁명, 사물인터넷 등 빠르게 성장하는 하위 응용 산업들이 있습니다. 국내 산업 사슬 내 하위 수요 기업들은 빠르게 발전하고 있으며 좋은 성장세를 보이고 있습니다. 그러나 핵심 기술은 여전히 해외 지원에 의존하고 있으며, 자체 연구 개발 역량은 상대적으로 미흡한 실정입니다. 기업들은 독립적인 혁신 역량의 중요성을 인식하고 지속적으로 노력을 기울이고 있습니다.
4. Capital flows to the MEMS industry have increased significantly
MEMS 산업은 신시대 과학기술 발전의 기반이며 강력한 정책적 지원을 받고 있기 때문에 중국의 MEMS 산업에 대한 투자 및 자금 조달 사례는 양적, 금액적으로 매년 증가해 왔습니다. 금액만 놓고 보면 2019년 투자액은 2018년의 약 두 배에 달했습니다. 비록 1차 시장 전체의 투자는 침체되었지만, MEMS 산업에 대한 투자 열기는 꾸준히 이어지고 있습니다.
세부 분야별로 살펴보면, MEMS+AI, 무선 주파수 MEMS, 광전자 MEMS, 그리고 바이오 MEMS의 네 분야에서 투자 건수와 투자액이 가장 많았습니다. 투자 건수와 금액의 상당한 증가는 자본 시장이 MEMS 산업에 점점 더 많은 관심을 기울이고 있음을 보여줍니다. 지역별로는 베이징, 광둥, 상하이, 저장, 장쑤가 투자 건수에서 상위권을 차지했습니다.
그림 16. 2017년부터 2019년까지 중국 MEMS 산업의 투자 및 자금 조달 현황
출처: CCID 컨설팅, 궈타이쥔안증권리서치 그림 17. 2019년 중국 MEMS 산업 부문별 투자 및 자금 조달 규모 
출처: CCID 컨설팅, 궈타이쥔안증권리서치
상류 칩 설계 회사들은 MEMS 칩 및 제품 구조 설계에 집중합니다. 설계가 완료되면 제3자 웨이퍼 공장에 넘겨 MEMS 칩 생산을 맡깁니다. 패키징 및 테스트를 거친 후, 소비자 가전, 자동차, 의료, 산업 제어 등 다양한 응용 분야의 고객에게 출하됩니다. 현재 국내 MEMS 제조 공정은 주로 0.25~1 마이크론 범위에 집중되어 있으며, 제조 공정은 산업 공급망의 제약 요소가 아닙니다. 기능과 구조가 상대적으로 더 중요합니다.
Figure 18 MEMS industry chain
출처: 국태준안증권 리서치센터
중간 단계 생산 방식에는 크게 두 가지가 있습니다. 바로 팹리스(Fabless) 방식과 IDM 방식입니다. 현재 주류 생산 방식인 팹리스 모델은 설계 중심의 수직적 분업 모델입니다. 이 회사는 MEMS 제품의 설계 및 판매를 주로 담당하고, 생산, 테스트, 패키징 등의 나머지 단계는 외주 업체에 맡깁니다. 대표적인 기업으로는 Knowles, HP, Canon 등이 있습니다.
그림 19: MEMS 산업 사슬의 하류 개발
출처: Yole Development, Guotai Junan Securities Research
다운스트림 제조업체는 크게 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 첫 번째는 솔루션을 제공하고, 다운스트림의 요구에 따라 유연하고 맞춤형 지원을 제공하는 제품을 생산하여 간단한 소프트웨어 디버깅을 통해 최종 제조업체에 판매하는 업체입니다. 두 번째는 최종 제품을 직접 공급하는 업체로, 일반적으로 특정 분야에 특화되어 있지만 연구 개발 비용이 높고 개발 주기가 길다는 단점이 있습니다. 첫 번째 유형의 제조업체는 대량 소비재 시장에 적합한 제품에 더 적합하고, 두 번째 유형의 제조업체는 특정 전문 분야에 특화된 제품에 더 적합합니다.
그림 20. 2019년 중국 MEMS 시장 적용 구조(%)
출처: CCID 컨설팅, 궈타이쥔안증권리서치
MEMS upstream suppliers mainly provide raw materials, mainly silicon-based materials. The materials used in MEMS are basically the same as those of traditional semiconductors. The supply market has matured and competition is fierce, forming a buyer's market. When MEMS sensor suppliers face large foundry customers and foundry customer groups, these foundry manufacturers rely on their strong market influence and require suppliers to provide lower-priced raw materials. However, in the past two years, due to the price increase of raw materials and the limitation of wafer production capacity, the wafer link of MEMS has been restricted. Conventional 6-inch and 8-inch products are generally out of stock, and the bargaining power of suppliers has increased. It can be seen that the bargaining power of suppliers is greatly affected by market supply.
2. 구매자의 협상력이 높다
MEMS companies have increased their scientific research efforts and improved their core competitiveness, resulting in rapid technological development, accelerated product upgrading, and accelerated price reductions. The rapid development of the Internet of Things and the accelerated upgrading of the consumer electronics market have caused many companies to join the market and competition has become increasingly fierce. This has gradually reduced prices in the terminal consumer market, and manufacturers and developers have to lower selling prices. At the same time, the expansion of the terminal consumer market has increased the size of terminal sellers and improved the bargaining power of buyers. In addition, since most domestic companies specialize in mid- to low-end products, they are also faced with a large number of competitors and need to maintain market share through price wars. It can be seen that the bargaining power of buyers is relatively high.
3. 신규 진입자가 기존 분야에서 경쟁하기 어렵다
MEMS 센서 산업은 여러 진입 장벽에 직면해 있습니다. 첫째, 재정적 장벽입니다. MEMS 제품은 표준화되어 있지 않아 단일 공정으로 특정 제품을 생산하기 어렵습니다. 실리콘 소재 외에 공통된 기본 부품이 없기 때문에 각 MEMS 제품마다 다른 공정이 필요합니다. 기업은 설계 개발, 시제품 제작, 품질 테스트 등 여러 제품에 대한 공정을 동시에 진행해야 하는 경우가 많아 막대한 자본 투자가 요구됩니다. 둘째, 기술적 장벽입니다. MEMS 설계는 여러 분야의 융합을 필요로 하기 때문에 설계 자체가 어렵습니다. 가공 과정에서도 제품 유형마다 다른 가공 기술이 요구되며, 각 공정마다 공정 개발 및 최적화 단계를 거쳐야 합니다. 또한, 신규 진입 기업은 경험 부족으로 가공의 정확성과 품질을 확보하기 어려워 가공 과정에 어려움을 겪습니다. 마지막으로, 인재 확보 장벽이 있습니다. 신규 기업은 낮은 인지도와 인재 유치 능력의 부족으로 기존 기업을 혁신 역량과 핵심 경쟁력 측면에서 따라잡기 어렵습니다. 하지만 신기술의 지속적인 발전과 시장 부문 및 응용 분야의 개방으로 인해 이러한 분야에서 모든 기업 간의 출발 격차가 크지 않아 일부 신규 진입 기업에게 발전 기회가 주어지고 있습니다.
4. 기존 경쟁업체 간의 경쟁이 치열하다
현재 미국 기업들이 국내 MEMS 시장 점유율의 절반을 차지하고 있습니다. 브로드컴, 보쉬, ST마이크로일렉트로닉스, 텍사스 인스트루먼트 등 유럽, 일본 기업들과 해외 기업들이 국내 시장의 대부분을 장악하고 있습니다. 주요 상장 기업을 기준으로 볼 때, 연 매출 100억 위안을 넘는 국내 센서 기업은 단 두 곳뿐입니다. 이는 국내 센서 기업들의 발전이 더디고 경쟁이 치열한 현실과 밀접한 관련이 있습니다. 국내 공급 능력이 부족하며, 특히 고가 제품은 거의 전적으로 수입에 의존하고 있고, 칩의 80%가 해외에서 수입되고 있습니다. 나머지 시장 점유율은 괴르텍 어쿠스틱스, 크리스털 옵토일렉트로닉스, 한웨이 일렉트로닉스, 실란 마이크로, 진룽 전기기계 등 소수의 상장 기업에 집중되어 있습니다. 이들 5개 기업이 국내 MEMS 시장의 40% 이상을 차지하고 있으며, 국내 MEMS 기업의 70%는 중소기업으로, 주로 중저가 제품에 집중되어 있습니다. 일반적으로 말해서, 현재 중국 기업들의 상황은 중저가 제품 시장에서는 경쟁이 치열하지만, 고가 제품 시장에서는 경쟁력이 부족하다는 것입니다.
5.There is basically no threat of substitutes at present
MEMS 센서는 기존 센서의 대안으로 주목받고 있습니다. 기존 센서와 비교했을 때, MEMS 센서는 소형화, 경량화, 저전력 소비라는 장점을 가지고 있습니다. MEMS 소자는 크기가 매우 작아, 일반적으로 단일 MEMS 센서의 크기는 밀리미터 또는 마이크론 단위로 측정됩니다. 또한, 소형화된 기계 부품은 작은 관성, 높은 공진 주파수, 짧은 응답 시간 등의 이점을 제공합니다.
또한 MEMS 센서는 대량 생산에 적합하여 단일 MEMS 칩의 생산 비용을 크게 절감할 수 있습니다. MEMS 칩은 기계식 센서뿐만 아니라 다른 칩들을 통합하여 제어 기능을 강화할 수 있습니다. 지능형 센서는 정보 처리 기능을 갖추고 있으며, 소프트웨어를 통해 다양한 오류를 수정할 수 있어 센서의 정확도와 신뢰성을 크게 향상시키고 전체 시스템의 간섭 방지 성능을 개선합니다. 동일한 정확도 요구 조건에서 다기능 지능형 센서는 단일 기능 센서보다 비용 효율성이 훨씬 높으며, 여러 센서를 사용하여 다양한 종합 매개변수를 측정할 수 있습니다. 이러한 장점들을 고려할 때 MEMS 센서를 대체할 기술의 위협은 매우 낮습니다.
The MEMS industry was once dominated by the United States, the European Union, and Japan, and each had its own merits. The United States uses its military to promote civilians, leverages the synergy between military, government, industry, academia and research, and has a leading advantage in the comprehensive strength of MEMS technology; Japan has outstanding capabilities in MEMS for automotive electronics and MEMS for robots. Among the top 10 MEMS giants in the world, the number of Japan is consistent with that of the United States, but the scale of companies is slightly lower than that of the United States. The European Union occupies an important market share in MEMS for automotive electronics and MEMS for consumer electronics, and has more than 100 MEMS chip R&D and production institutions.
중국 MEMS 시장은 오랫동안 외국 제조업체들이 장악해 왔는데, 이들은 MEMS 기술의 모든 측면에서 상대적으로 성숙했으며 수명과 제품 정밀도 면에서 뚜렷한 우위를 점하고 있습니다. 2019년 중국 MEMS 시장의 상위 10개 업체는 브로드컴, 보쉬, ST마이크로일렉트로닉스, 텍사스 인스트루먼트, QORVO, HP, 놀즈, NXP, 고어텍, TDK였으며, 이 중 미국 기업이 54%를 차지했습니다. 중국 기업인 고어텍은 상위 10위권에 진입했으며, 2019년 MEMS 매출이 전년 동기 대비 36% 증가하여 업계 선두 기업들을 크게 앞질렀습니다. AAC 테크놀로지는 22위를 기록했으며, 매출이 전년 동기 대비 11% 증가하여 전체 산업 평균보다 높은 성장률을 보였습니다.
Figure 21 Manufacturer structure of China’s MEMS market in 2019
출처: CCID 컨설팅, 궈타이쥔안증권리서치
현재 국내 MEMS 센서 제조업체의 전체 규모는 크지 않습니다. 연 매출 100억 달러 이상을 기록하는 Goertek과 AAC를 제외하면, MEMSIC Semiconductor, Mattel Technology, Core Microelectronics 등 국내 MEMS 센서 제조업체들은 모두 연 매출이 60천만 달러 미만으로, 전체적인 규모가 상대적으로 작습니다. 또한, 국내 업체들은 대부분 단일 제품 라인에 집중하고 있으며, 대부분 부품 공급업체로서 솔루션 공급 능력이 미흡합니다. Invensense, Infineon과 같은 해외 대기업들은 2~3개의 제품 라인을 보유하고 있으며, Bosch, Denso, STMicroelectronics 등은 4개 이상의 MEMS 제품 라인을 보유하며 통합 솔루션 제공 능력을 갖추고 있습니다. 이와 대조적으로, 소규모 업체들이 단기간에 대량 생산 및 제조 역량을 확보하기는 어렵습니다. 따라서, 상위 대형 업체들의 시장 점유율은 비교적 안정적이며 시장 집중도가 높습니다.
2. 국내기업 KSF 분석
First, the company’s R&D capabilities are the core of domestic substitution breakthroughs. At present, domestic MEMS R&D is mostly conducted in research institutes and universities, and the R&D capabilities of enterprises are relatively poor. As the MEMS industry is the basis of new technology, breakthrough new products or huge improvements are important ways for it to gain a foothold in the market. Therefore, innovative companies with their own core competitiveness are worthy of attention. For example, Goertek is a leading company in the field of micromicrophones; the accelerometer sensor of Suzhou Gutech subsidiary ranks first in domestic sales; the gas sensor of Weisheng Technology, a subsidiary of Hanwei Electronics, has achieved phased results and can be applied to gas detection products, smart wearable devices, etc.
둘째로, 기업이 하위 제조업체와 안정적으로 협력할 수 있는 능력은 지속적인 제품 혁신의 핵심입니다. 국내 수요는 막대하며, 우수한 국내 제조업체는 국내 대기업과의 협력에서 본질적인 이점을 가지고 있습니다. 그러나 국내 제조업체들은 대부분 <binary data, 6 bytes>less(팹리스) 형태입니다. IDM(통합 반도체 제조) 기업과 비교했을 때 공급망과 판매망이 완벽하지 않고, 안정적인 상하위 제조업체 네트워크가 부족한 것이 큰 문제입니다. 따라서 완벽한 산업 사슬을 갖추고 대형 하위 업체와 안정적인 협력 관계를 유지하는 기업, 그리고 오랜 역사와 완벽한 시스템을 보유한 기업들이 주목할 만합니다. 또한, 칩 설계 및 공급 능력은 MEMS 센서가 기술 혁신과 발전에 대응하기 위한 기반입니다. 따라서 MEMS 분야의 연구 개발 및 설계에 집중하는 국내 반도체 제조업체는 수입 대체 및 혁신을 통해 폭넓은 시장 기회를 확보할 수 있습니다.
마지막으로, 기업의 탄탄한 자본력 또한 빠른 성장을 이끄는 원동력 중 하나입니다. MEMS 기업들은 초기 개발에 막대한 투자를 해야 하기 때문에 수익을 내기 어렵고, 개발을 위해서는 더 많은 자금, 인재 및 기타 자원이 필요합니다. 대기업의 지원이나 탄탄한 투자 배경을 가진 기업은 더욱 빠르게 성장할 수 있습니다.
두 번째 주요 결론:MEMS 센서 산업 발전을 위한 여건은 정책 지원, 수요 증가, 풍부한 공급, 자본 투자, 기술 혁신 등 여러 요인으로 잘 조성되어 있습니다. 그러나 산업 사슬의 공정 수준에서는 개선의 여지가 여전히 존재합니다. 국제적인 선두 기업들이 국내 제조업체보다 높은 총이익률을 기록하는 반면, 제품 가격이 더 높게 책정되어 있어 국내 기업들의 성장 잠재력이 상당합니다. 또한 MEMS의 맞춤형 생산 특성상, 일부 국내 기업들은 새로운 세부 분야에서 기술적 돌파구를 마련할 것으로 기대됩니다.
중국의 MEMS 산업은 해외에 비해 그리 늦지 않게 시작되었습니다. 설계, 제조, 패키징 측면에서 볼 때, 기존의 기술적 여건은 MEMS 설계, 가공, 패키징, 테스트를 위한 원스톱 시스템을 구축하여 중국 MEMS 기술의 발전을 위한 기반을 마련했습니다. 그러나 역사적 배경으로 인한 파편화와 분산, 그리고 심각한 투자 부족으로 인해, 비록 많은 성과를 거두었음에도 불구하고 품질, 가격 대비 성능, 상용화 측면에서 여전히 해외와 큰 격차가 존재합니다. MEMS 기술 연구 개발에는 비교적 오랜 투자 기간이 필요합니다. 센서 하나를 연구 개발하는 데 일반적으로 6~8년이 소요되며, 테스트 및 산업 사슬 도입까지는 거의 20년이 걸립니다. 또한 제품 가격이 제품의 중요성이나 개발 난이도에 비례하지 않아 중국 MEMS 기업들은 가격 경쟁에서 이점을 얻지 못하고 있습니다. 따라서 중국 기업들은 산업 사슬 지원 역량을 강화하고 상하류 협력을 증진해야 합니다. 동시에 MEMS 기기에서 새로운 소재와 통합 기술 분야의 획기적인 발전을 적극적으로 모색하고 새로운 시장 기회를 탐색해야 합니다.
상류 R&D 설계는 대학, 과학 연구 기관 및 R&D 시범 플랫폼에 집중되어 있습니다. MEMS 기술은 마이크로일렉트로닉스, 기계, 재료, 화학, 물리학 등 여러 분야를 아우르는 고도의 융합적 기술로, 연구 난이도가 높고 설계 주기가 길어 양산에 도달하기까지 수년이 걸리는 경우가 많습니다. 현재 해당 기업은 일정 수준의 혁신 역량을 보유하고 있지만, 사업 영역이 중복되는 부분이 많고 제품이 중저가형에 포지셔닝되어 있어 업계 전체 매출 규모는 작습니다. MEMS 설계는 산업 사슬에서 고부가가치 연결 고리입니다. 국내 기업의 주요 제품은 기계식 센서로, 시장에서 중저가 수준에 머물러 있습니다.
In midstream manufacturing, the basic material properties of MEMS, such as structural mechanical properties and material chemical properties, are the fundamental factors that determine product performance. Therefore, MEMS devices rely on various processes and variables. A MEMS product often corresponds to a process assembly line, and the R&D team generally requires years of improvement and testing before it can be commercialized. MEMS foundry can be divided into three types: pilot line, IC foundry and MEMS professional foundry. Most of the pilot lines are based on universities and scientific research institutes. They serve as a research and development platform for common industrial technologies. They are not for profit and have limited production capacity. The MEMS business of IC foundries is in its infancy and its capabilities are relatively weak. Domestic design companies with a certain scale basically choose foreign foundries. Professional OEMs are gradually moving from acquisitions to self-construction. For example, at the end of 2015, domestic manufacturer Nevi Technology acquired Swedish MEMS foundry Silex Microsystems, thus mastering the world's leading MEMS foundry technology in one fell swoop; in 2019, a number of companies such as Hanking Microelectronics and Xi'an Reed Microsystems successively launched MEMS production lines and entered the field of professional MEMS foundry.
MEMS 패키징 기술은 대부분 집적회로 패키징 기술에서 파생되었지만, MEMS 제품이 훨씬 다양하기 때문에 기술이 더욱 복잡하고 어려워졌습니다. 이로 인해 패키징 기술은 주요 반도체 패키징 및 테스트 아웃소싱 업체들이 주도권을 잡기 위해 경쟁하는 분야가 되었습니다. 중국은 MEMS 기술 개발에 늦게 뛰어들었기 때문에 패키징 및 제조 공정에서 미국, 일본, 독일과 같은 강대국에 비해 제조 능력과 정확도 면에서 여전히 격차가 존재합니다. 생산되는 MEMS 센서는 수명과 정확도가 떨어지고 품질 수준이 고르지 못해 제품 경쟁력이 낮습니다. 국내 MEMS 파운드리는 주요 국제 제조업체에 비해 뒤처져 있지만, 패키징 및 테스트 기술은 비교적 일찍 시작하여 좋은 성과를 거두었고 국제적인 경쟁력을 갖추게 되었습니다. 그중에서도 MEMS 마이크로폰을 주력 제품으로 하는 Goertek과 AAC Technologies는 해외 설계 업체로부터 MEMS 제품 IP를 구매하고 OEM 제조를 위탁한 후 패키징, 테스트, 판매까지 직접 수행하는 사업 모델을 통해 프리미엄 시장을 확보하고 있습니다. 이러한 이유로 두 회사는 현재 세계 30대 MEMS 기업에 속합니다.
하위 응용 산업 중에서는 소비자 가전이 가장 큰 시장을 차지하고 있는데, 이는 최근 스마트폰, 웨어러블 기기 등의 시장이 빠르게 성장하고 화웨이, 샤오미, 비보와 같은 국내 스마트 기기 제조업체들이 급속도로 발전하고 있기 때문입니다. 다음으로는 자동차 전자 산업이 있습니다. 자동차 지능화에는 고정밀 센싱 장비가 필수적이며, BYD, 니오, 샤오펑과 같은 국내 자동차 제조업체들도 빠르게 성장하고 있습니다. 이 밖에도 의료기기, 4.0차 산업혁명, 사물인터넷 등 빠르게 성장하는 하위 응용 산업들이 있습니다. 국내 산업 사슬 내 하위 수요 기업들은 빠르게 발전하고 있으며 좋은 성장세를 보이고 있습니다. 그러나 핵심 기술은 여전히 해외 지원에 의존하고 있으며, 자체 연구 개발 역량은 상대적으로 미흡한 실정입니다. 기업들은 독립적인 혁신 역량의 중요성을 인식하고 지속적으로 노력을 기울이고 있습니다.
4. Capital flows to the MEMS industry have increased significantly
MEMS 산업은 신시대 과학기술 발전의 기반이며 강력한 정책적 지원을 받고 있기 때문에 중국의 MEMS 산업에 대한 투자 및 자금 조달 사례는 양적, 금액적으로 매년 증가해 왔습니다. 금액만 놓고 보면 2019년 투자액은 2018년의 약 두 배에 달했습니다. 비록 1차 시장 전체의 투자는 침체되었지만, MEMS 산업에 대한 투자 열기는 꾸준히 이어지고 있습니다.
세부 분야별로 살펴보면, MEMS+AI, 무선 주파수 MEMS, 광전자 MEMS, 그리고 바이오 MEMS의 네 분야에서 투자 건수와 투자액이 가장 많았습니다. 투자 건수와 금액의 상당한 증가는 자본 시장이 MEMS 산업에 점점 더 많은 관심을 기울이고 있음을 보여줍니다. 지역별로는 베이징, 광둥, 상하이, 저장, 장쑤가 투자 건수에서 상위권을 차지했습니다.
그림 16. 2017년부터 2019년까지 중국 MEMS 산업의 투자 및 자금 조달 현황
출처: CCID 컨설팅, 궈타이쥔안증권리서치 그림 17. 2019년 중국 MEMS 산업 부문별 투자 및 자금 조달 규모 출처: CCID 컨설팅, 궈타이쥔안증권리서치 중국은 설계 및 파운드리 역량을 강화하고, 패키징 및 테스트 분야에서 경쟁력을 갖춰야 합니다.
상류 칩 설계 회사들은 MEMS 칩 및 제품 구조 설계에 집중합니다. 설계가 완료되면 제3자 웨이퍼 공장에 넘겨 MEMS 칩 생산을 맡깁니다. 패키징 및 테스트를 거친 후, 소비자 가전, 자동차, 의료, 산업 제어 등 다양한 응용 분야의 고객에게 출하됩니다. 현재 국내 MEMS 제조 공정은 주로 0.25~1 마이크론 범위에 집중되어 있으며, 제조 공정은 산업 공급망의 제약 요소가 아닙니다. 기능과 구조가 상대적으로 더 중요합니다.
Figure 18 MEMS industry chain
출처: 국태준안증권 리서치센터 중간 단계 생산 방식에는 크게 두 가지가 있습니다. 바로 팹리스(Fabless) 방식과 IDM 방식입니다. 현재 주류 생산 방식인 팹리스 모델은 설계 중심의 수직적 분업 모델입니다. 이 회사는 MEMS 제품의 설계 및 판매를 주로 담당하고, 생산, 테스트, 패키징 등의 나머지 단계는 외주 업체에 맡깁니다. 대표적인 기업으로는 Knowles, HP, Canon 등이 있습니다.
그림 19: MEMS 산업 사슬의 하류 개발
출처: Yole Development, Guotai Junan Securities Research 다운스트림 제조업체는 크게 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 첫 번째는 솔루션을 제공하고, 다운스트림의 요구에 따라 유연하고 맞춤형 지원을 제공하는 제품을 생산하여 간단한 소프트웨어 디버깅을 통해 최종 제조업체에 판매하는 업체입니다. 두 번째는 최종 제품을 직접 공급하는 업체로, 일반적으로 특정 분야에 특화되어 있지만 연구 개발 비용이 높고 개발 주기가 길다는 단점이 있습니다. 첫 번째 유형의 제조업체는 대량 소비재 시장에 적합한 제품에 더 적합하고, 두 번째 유형의 제조업체는 특정 전문 분야에 특화된 제품에 더 적합합니다.
그림 20. 2019년 중국 MEMS 시장 적용 구조(%)
출처: CCID 컨설팅, 궈타이쥔안증권리서치 Development opportunities and challenges for domestic MEMS sensor companies coexist
MEMS upstream suppliers mainly provide raw materials, mainly silicon-based materials. The materials used in MEMS are basically the same as those of traditional semiconductors. The supply market has matured and competition is fierce, forming a buyer's market. When MEMS sensor suppliers face large foundry customers and foundry customer groups, these foundry manufacturers rely on their strong market influence and require suppliers to provide lower-priced raw materials. However, in the past two years, due to the price increase of raw materials and the limitation of wafer production capacity, the wafer link of MEMS has been restricted. Conventional 6-inch and 8-inch products are generally out of stock, and the bargaining power of suppliers has increased. It can be seen that the bargaining power of suppliers is greatly affected by market supply.
2. 구매자의 협상력이 높다
MEMS companies have increased their scientific research efforts and improved their core competitiveness, resulting in rapid technological development, accelerated product upgrading, and accelerated price reductions. The rapid development of the Internet of Things and the accelerated upgrading of the consumer electronics market have caused many companies to join the market and competition has become increasingly fierce. This has gradually reduced prices in the terminal consumer market, and manufacturers and developers have to lower selling prices. At the same time, the expansion of the terminal consumer market has increased the size of terminal sellers and improved the bargaining power of buyers. In addition, since most domestic companies specialize in mid- to low-end products, they are also faced with a large number of competitors and need to maintain market share through price wars. It can be seen that the bargaining power of buyers is relatively high.
3. 신규 진입자가 기존 분야에서 경쟁하기 어렵다
MEMS 센서 산업은 여러 진입 장벽에 직면해 있습니다. 첫째, 재정적 장벽입니다. MEMS 제품은 표준화되어 있지 않아 단일 공정으로 특정 제품을 생산하기 어렵습니다. 실리콘 소재 외에 공통된 기본 부품이 없기 때문에 각 MEMS 제품마다 다른 공정이 필요합니다. 기업은 설계 개발, 시제품 제작, 품질 테스트 등 여러 제품에 대한 공정을 동시에 진행해야 하는 경우가 많아 막대한 자본 투자가 요구됩니다. 둘째, 기술적 장벽입니다. MEMS 설계는 여러 분야의 융합을 필요로 하기 때문에 설계 자체가 어렵습니다. 가공 과정에서도 제품 유형마다 다른 가공 기술이 요구되며, 각 공정마다 공정 개발 및 최적화 단계를 거쳐야 합니다. 또한, 신규 진입 기업은 경험 부족으로 가공의 정확성과 품질을 확보하기 어려워 가공 과정에 어려움을 겪습니다. 마지막으로, 인재 확보 장벽이 있습니다. 신규 기업은 낮은 인지도와 인재 유치 능력의 부족으로 기존 기업을 혁신 역량과 핵심 경쟁력 측면에서 따라잡기 어렵습니다. 하지만 신기술의 지속적인 발전과 시장 부문 및 응용 분야의 개방으로 인해 이러한 분야에서 모든 기업 간의 출발 격차가 크지 않아 일부 신규 진입 기업에게 발전 기회가 주어지고 있습니다.
4. 기존 경쟁업체 간의 경쟁이 치열하다
현재 미국 기업들이 국내 MEMS 시장 점유율의 절반을 차지하고 있습니다. 브로드컴, 보쉬, ST마이크로일렉트로닉스, 텍사스 인스트루먼트 등 유럽, 일본 기업들과 해외 기업들이 국내 시장의 대부분을 장악하고 있습니다. 주요 상장 기업을 기준으로 볼 때, 연 매출 100억 위안을 넘는 국내 센서 기업은 단 두 곳뿐입니다. 이는 국내 센서 기업들의 발전이 더디고 경쟁이 치열한 현실과 밀접한 관련이 있습니다. 국내 공급 능력이 부족하며, 특히 고가 제품은 거의 전적으로 수입에 의존하고 있고, 칩의 80%가 해외에서 수입되고 있습니다. 나머지 시장 점유율은 괴르텍 어쿠스틱스, 크리스털 옵토일렉트로닉스, 한웨이 일렉트로닉스, 실란 마이크로, 진룽 전기기계 등 소수의 상장 기업에 집중되어 있습니다. 이들 5개 기업이 국내 MEMS 시장의 40% 이상을 차지하고 있으며, 국내 MEMS 기업의 70%는 중소기업으로, 주로 중저가 제품에 집중되어 있습니다. 일반적으로 말해서, 현재 중국 기업들의 상황은 중저가 제품 시장에서는 경쟁이 치열하지만, 고가 제품 시장에서는 경쟁력이 부족하다는 것입니다.
5.There is basically no threat of substitutes at present
MEMS 센서는 기존 센서의 대안으로 주목받고 있습니다. 기존 센서와 비교했을 때, MEMS 센서는 소형화, 경량화, 저전력 소비라는 장점을 가지고 있습니다. MEMS 소자는 크기가 매우 작아, 일반적으로 단일 MEMS 센서의 크기는 밀리미터 또는 마이크론 단위로 측정됩니다. 또한, 소형화된 기계 부품은 작은 관성, 높은 공진 주파수, 짧은 응답 시간 등의 이점을 제공합니다.
또한 MEMS 센서는 대량 생산에 적합하여 단일 MEMS 칩의 생산 비용을 크게 절감할 수 있습니다. MEMS 칩은 기계식 센서뿐만 아니라 다른 칩들을 통합하여 제어 기능을 강화할 수 있습니다. 지능형 센서는 정보 처리 기능을 갖추고 있으며, 소프트웨어를 통해 다양한 오류를 수정할 수 있어 센서의 정확도와 신뢰성을 크게 향상시키고 전체 시스템의 간섭 방지 성능을 개선합니다. 동일한 정확도 요구 조건에서 다기능 지능형 센서는 단일 기능 센서보다 비용 효율성이 훨씬 높으며, 여러 센서를 사용하여 다양한 종합 매개변수를 측정할 수 있습니다. 이러한 장점들을 고려할 때 MEMS 센서를 대체할 기술의 위협은 매우 낮습니다.
Competitive Landscape and KSF Analysis
The MEMS industry was once dominated by the United States, the European Union, and Japan, and each had its own merits. The United States uses its military to promote civilians, leverages the synergy between military, government, industry, academia and research, and has a leading advantage in the comprehensive strength of MEMS technology; Japan has outstanding capabilities in MEMS for automotive electronics and MEMS for robots. Among the top 10 MEMS giants in the world, the number of Japan is consistent with that of the United States, but the scale of companies is slightly lower than that of the United States. The European Union occupies an important market share in MEMS for automotive electronics and MEMS for consumer electronics, and has more than 100 MEMS chip R&D and production institutions.
중국 MEMS 시장은 오랫동안 외국 제조업체들이 장악해 왔는데, 이들은 MEMS 기술의 모든 측면에서 상대적으로 성숙했으며 수명과 제품 정밀도 면에서 뚜렷한 우위를 점하고 있습니다. 2019년 중국 MEMS 시장의 상위 10개 업체는 브로드컴, 보쉬, ST마이크로일렉트로닉스, 텍사스 인스트루먼트, QORVO, HP, 놀즈, NXP, 고어텍, TDK였으며, 이 중 미국 기업이 54%를 차지했습니다. 중국 기업인 고어텍은 상위 10위권에 진입했으며, 2019년 MEMS 매출이 전년 동기 대비 36% 증가하여 업계 선두 기업들을 크게 앞질렀습니다. AAC 테크놀로지는 22위를 기록했으며, 매출이 전년 동기 대비 11% 증가하여 전체 산업 평균보다 높은 성장률을 보였습니다.
Figure 21 Manufacturer structure of China’s MEMS market in 2019
출처: CCID 컨설팅, 궈타이쥔안증권리서치 현재 국내 MEMS 센서 제조업체의 전체 규모는 크지 않습니다. 연 매출 100억 달러 이상을 기록하는 Goertek과 AAC를 제외하면, MEMSIC Semiconductor, Mattel Technology, Core Microelectronics 등 국내 MEMS 센서 제조업체들은 모두 연 매출이 60천만 달러 미만으로, 전체적인 규모가 상대적으로 작습니다. 또한, 국내 업체들은 대부분 단일 제품 라인에 집중하고 있으며, 대부분 부품 공급업체로서 솔루션 공급 능력이 미흡합니다. Invensense, Infineon과 같은 해외 대기업들은 2~3개의 제품 라인을 보유하고 있으며, Bosch, Denso, STMicroelectronics 등은 4개 이상의 MEMS 제품 라인을 보유하며 통합 솔루션 제공 능력을 갖추고 있습니다. 이와 대조적으로, 소규모 업체들이 단기간에 대량 생산 및 제조 역량을 확보하기는 어렵습니다. 따라서, 상위 대형 업체들의 시장 점유율은 비교적 안정적이며 시장 집중도가 높습니다.
2. 국내기업 KSF 분석
First, the company’s R&D capabilities are the core of domestic substitution breakthroughs. At present, domestic MEMS R&D is mostly conducted in research institutes and universities, and the R&D capabilities of enterprises are relatively poor. As the MEMS industry is the basis of new technology, breakthrough new products or huge improvements are important ways for it to gain a foothold in the market. Therefore, innovative companies with their own core competitiveness are worthy of attention. For example, Goertek is a leading company in the field of micromicrophones; the accelerometer sensor of Suzhou Gutech subsidiary ranks first in domestic sales; the gas sensor of Weisheng Technology, a subsidiary of Hanwei Electronics, has achieved phased results and can be applied to gas detection products, smart wearable devices, etc.
둘째로, 기업이 하위 제조업체와 안정적으로 협력할 수 있는 능력은 지속적인 제품 혁신의 핵심입니다. 국내 수요는 막대하며, 우수한 국내 제조업체는 국내 대기업과의 협력에서 본질적인 이점을 가지고 있습니다. 그러나 국내 제조업체들은 대부분 <binary data, 6 bytes>less(팹리스) 형태입니다. IDM(통합 반도체 제조) 기업과 비교했을 때 공급망과 판매망이 완벽하지 않고, 안정적인 상하위 제조업체 네트워크가 부족한 것이 큰 문제입니다. 따라서 완벽한 산업 사슬을 갖추고 대형 하위 업체와 안정적인 협력 관계를 유지하는 기업, 그리고 오랜 역사와 완벽한 시스템을 보유한 기업들이 주목할 만합니다. 또한, 칩 설계 및 공급 능력은 MEMS 센서가 기술 혁신과 발전에 대응하기 위한 기반입니다. 따라서 MEMS 분야의 연구 개발 및 설계에 집중하는 국내 반도체 제조업체는 수입 대체 및 혁신을 통해 폭넓은 시장 기회를 확보할 수 있습니다.
마지막으로, 기업의 탄탄한 자본력 또한 빠른 성장을 이끄는 원동력 중 하나입니다. MEMS 기업들은 초기 개발에 막대한 투자를 해야 하기 때문에 수익을 내기 어렵고, 개발을 위해서는 더 많은 자금, 인재 및 기타 자원이 필요합니다. 대기업의 지원이나 탄탄한 투자 배경을 가진 기업은 더욱 빠르게 성장할 수 있습니다.
Table 2 MEMS unlisted companies
주요 결론
두 번째 주요 결론:MEMS 센서 산업 발전을 위한 여건은 정책 지원, 수요 증가, 풍부한 공급, 자본 투자, 기술 혁신 등 여러 요인으로 잘 조성되어 있습니다. 그러나 산업 사슬의 공정 수준에서는 개선의 여지가 여전히 존재합니다. 국제적인 선두 기업들이 국내 제조업체보다 높은 총이익률을 기록하는 반면, 제품 가격이 더 높게 책정되어 있어 국내 기업들의 성장 잠재력이 상당합니다. 또한 MEMS의 맞춤형 생산 특성상, 일부 국내 기업들은 새로운 세부 분야에서 기술적 돌파구를 마련할 것으로 기대됩니다.
Main conclusion three:선진국 기업들과 비교했을 때, 국내 제조업체들은 발전 속도가 느리고 시장 점유율도 낮습니다. 시장의 대부분은 미국, 일본, 독일 업체들이 점유하고 있습니다. 국내 업체들의 강점은 주로 하위 응용 분야, 제품 혁신, 그리고 다양한 시장 수요에 대한 대응력에 있습니다. 최근 지문, 이미지, 음성 센서 응용 분야의 도입이 확대됨에 따라 제품 혁신과 오랜 사업 경력을 보유한 기업들이 더욱 큰 성장 잠재력을 보일 것으로 예상되며, 다양한 분야에서 고품질 기업들이 등장할 전망입니다. Mattel Electronics, Shendi Semiconductor, Kunshan Shuangqiao, Minghao Sensing, Nengxun High Energy, Juge Electronics, Wuxi Haoda, Mindray, Zhiwei Sensing 등의 기업들에 대한 초기 시장 투자 기회를 눈여겨볼 만합니다.
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