Computer on Wheels: Disruption in Automotive Electronics and Semiconductors
자동차, 반도체 중심 밸류체인서 살아남기
‘바퀴 달린 컴퓨터: 오토모티브 일렉트로닉스와 반도체 빅뱅’
2020년 05월호 지면기사  /  글|팔크 마이너스 외, Roland Berger 역|한상민




바퀴 달린 컴퓨터. 미래 자동차는 서비스로서의 모빌리티(M), 자율주행(A)을 완벽히 연결된 디지털화(D)된 환경에서 전기 드라이브트레인(E)으로 제공할 것이다. 롤랜드버거(Roland Berger)는 이를 널리 통용되는 C.A.S.E. 대신에 MADE라고 부른다. 이 거시적 트렌드는 전자기술에 의한 소프트웨어 중심 자동차의 출현과 오토모티브 일렉트로닉스의 역할을 증대시키고 있다. 이미 예견됐고 상당히 진행된 현재이지만, 롤랜드버거는 ‘바퀴 위 컴퓨터: 오토모티브 일렉트로닉스와 반도체 빅뱅(Computer on Wheels: Disruption in Automotive Electronics and Semiconductors)’을 통해 그 결과가 자동차 밸류체인에서 더욱 극적인 구조적 변화로 나타날 것이라고 전망했다.
 
변화를 요약하면, ▶OEM은 중요 기능과 밸류체인을 보다 강력하게 통제하고 있다. 모듈 통합, 소프트웨어 개발 및 반도체 설계를 위해 상당한 리소스를 투자해 그들의 역량을 확장시키고 있다.

▶소프트웨어가 주도하는 자동차에서 오토모티브 일렉트로닉스 BOM(Bill of Materials)의 대부분을 좌우하는 반도체 플레이어의 경우 시스템온칩(SoC), 시스템인패키지(SiP) 등 기능 통합으로 가고 있고, 인텔과 모빌아이의 거래가 보여주듯 하드웨어에서 애플리케이션 수준의 자동차 소프트웨어로 확장하고 있다.

▶EMS, ODM 등 위탁제조 플레이어는 엔지니어링 및 집적회로(IC)로 확장해 다른 플레이어에 비해 비교할 수 없는 규모의 이점을 제공하고 있다.
▶또, 이전까지 자동차 시장에서 마이너 플레이어에 불과했던 소프트웨어 업체들이 미들웨어 또는 애플리케이션 레벨과 관계없이 밸류체인에서 중요 소프트웨어 공급업체로 진출했다.

▶전통적인 티어 1 E/E 서플라이어들은 모든 측면에서 압력 받고 있다. 기존의 비즈니스 모델이 무너지고 연관성이 줄어들면서 위기에 직면하고 있다. 티어 1은 여러 소프트웨어 컴포넌트에 대한 제어권을 잃으면서 ECU 및 소프트웨어 스택 통합자로서 프론트라인 지위를 지키기 힘들어 지고 있다.  
새로운 플레이어가 산업에 진입함에 따라 OEM과 티어 1은 경쟁력을 유지하기 위해 초점 영역을 확장하거나 조정함에 따라 서플라이체인 내 전통적인 역할들이 바뀌고 있다. 그들은 적절한 상생의 위치를 파악하고 위협을 완화하기 위해 반도체 및 순수 소프트웨어 회사의 비즈니스 동인을 이해해야 하게 됐고, 제품 및 혁신 라이프사이클 단축으로 조직 거버넌스를 조정하고 적극적인 라이프사이클과 혁신 로드맵 관리에 참여할 수밖에 없게 됐다.

롤랜드버거는 이같은 결과, 자동차 밸류체인의 플레이어들이 스스로 위치와 수익 풀을 바꾸고 있다면서, 특히, SoC 및 SiP 플랫폼을 활용한 반도체 업체들이 자동차 애플리케이션에서 강력한 성장을 통해 승자로 부상하고 있다고 정리했다.




밸류체인 리액션



변화의 발원, 5개 영역    

‘바퀴 달린 컴퓨터’란 미래 자동차로의 전환은 몇몇 분야의 큰 변화와 함께 전개되고 있다. 롤랜드버거는 이를 다섯 영역에서 찾았다.

▶첫 번째는 전자 아키텍처의 변화다. 하드웨어·소프트웨어의 세분화는 한층 강화된 컴퓨팅 파워로 구성 측면에서 더 중앙집중화돼 하나의 제품으로서 차량용 소프트웨어를 등장시키고 있다. 이는 밸류체인을 따라 모든 플레이어들의 역할이 재정의 돼야 함을 의미한다.
▶둘째, 자동차 반도체는 갈수록 더 근본적인 기능을 결합하고 있다. 이것은 임베디드 소프트웨어의 복잡성과 개발비용을 크게 증대시켜, 반도체 회사들이 다운스트림으로 이동하고 더 높은 수준의 통합으로 가치를 올릴 수 있도록 만들고 있다.

▶셋째, 파워 일렉트로닉스가 새로운 전기 드라이브트레인의 강력한 차별화 요소로 부상했다. 특히, OEM과 서플라이어들이 주요 역량을 확보해야 하는 동안, 실리콘 카바이드(SiC)나 질화갈륨(GaN) 등 와이드밴드갭 반도체에 대한 기술 및 제조 기반이 지속적으로 성숙하고 있다. 
▶넷째, 제품을 만드는 데 필요한 원자재, 부품과 컴포넌트 목록인 일렉트로닉스 BoM이 전기 파워트레인을 탑재한 프리미엄급 준자율주행 커넥티드 카에서 현재 내연기관 非자율주행차의 2배 이상이 될 것으로 예상됨에 따라, 오토모티브 서플라이체인 관리에서 오토모티브 일렉트로닉스의 소싱이 매우 중요한 역량이 되고 있다.

▶마지막으로, 대형 OEM, 플레이어 간 컨소시엄이, 특히 자율주행을 위한 미래 자동차의 복잡성, 개발 비용, 위험 및 BoM 증가 완화를 위해 형성되고 있다.

롤랜드버거는 이런 변화의 결과가 밸류체인의 근본적인 진앙이라며, OEM과 티어 1 서플라이어들은 당면 문제를 해결하기 위해 오토모티브 일렉트로닉스 및 반도체 최신 동향을 면밀히 살펴야 한다고 조언했다.


 


MADE(C.A.S.E.) 트렌드에 따른 오토모티브 일렉트로닉스 비용 분석




MADE 분석

MADE 트렌드는 새로운 자동차 기술 개발의 원동력이 되고 있다. 하지만 플릿 기반의, 자율주행, 커넥티드, 대부분 전기화된 서비스형 모빌리티 차량의 확산에도 불구하고 가까운 미래에 생산될 대부분의 자동차는 지속적으로 개인 소유가 될 전망이다.

따라서 롤랜드버거는 MADE 트렌드에 의한 많은 발전은 우버나 웨이모의 자율주행차가 아닌, 현재의 자동차 시장에서 점진적으로 일어날 것이라고 전망했다. 또한 이것이 향후 변화에 대비해야하는 OEM과 티어 1 서플라이어들에게 혼란을 야기하고 있다면서, 각 MADE 트렌드의 기대사항과 미래 자동차 BoM에 미칠 영향을 분석했다.

예를 들어 롤랜드버거의 연구에 따르면, 중형 프리미엄 배터리 전기차(BEV)에 패키지된 전자 모듈 BoM은 2025년 7,030달러로 현재 내연기관 차량의 3,145달러 대비 두 배 이상 증가할 전망이다. 


M = 0
기본적으로 모빌리티는 개인 소유 및 개별 운영 차량에서 새로운 비즈니스 모델 및 사용 사례로 전환하는 패러다임이다. 여기서 전기차는 새로운 것이 아니다. 1897년 뉴욕에는 전기택시가 등장했었다. 새로운 점은, 대량 도입, 차량 운행의 자동화, 원격 플릿 관리, 전기 파워트레인의 주행거리와 신뢰성 향상이다. 전기차는 이제 공유되고 플릿 단위로 이용할 수 있게 됐으며, 차는 대중교통과 라스트마일을 완성하기 위해 다른 교통수단과 더 밀접하게 통합되고 있다.

롤랜드버거는 그럼에도 불구하고 자동차에는 ‘모빌리티 일렉트로닉스’는 거의 없다고 봤다. 오히려 모빌리티는 그것과는 독립적으로 개발된 기술에 의해 가능해진다고 했다.
이에 따르면, 전기차는 의심할 여지없는 미래이동성이지만, 전기차 기반 이동성 추진의 세 가지 핵심은 충전 및 유지보수의 단순화, 도시 오염의 감소를 추진하는 지자체, 플릿의 연료 소모에 대한 규제 등이다. 특히, 후자는 OEM이 더 높은 비용을 흡수할 수 있는 로봇택시와 같은 고활용 애플리케이션으로 전기차를 판매하도록 한다. 또 모빌리티에 필요한 혁신의 상당 부분은 정책 입안자, 금융기관 및 적절한 비즈니스, 규제 환경을 제공하는 모빌리티 플랫폼에 의해 추진될 것이다. 고객 인터페이스, 파이낸싱, 지불 인프라, 보험, 플릿 운영 및 유지관리도 마찬가지로 중요하다.


A = $925
자동차 산업은 운전의 시대에서 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)과 자율주행 중 하나로 이동하고 있다. 이를 위해서는 인간의 의사결정에서 인공지능(AI)으로, 기억에서 맵으로, 감각에서 센서로 전환돼야만 한다. 이 전환은 아날로그 센서의 신호 디지털화에서 액추에이터 및 구동 모터의 E/E 시스템화에 이르기까지 다양한 전자 컴포넌트의 완벽한 통합에 좌우된다.

자율주행 분야에서 가장 큰 기술 개발과 일렉트로닉스 BoM 증대에 가장 큰 영향을 미치는 것은 센서와 컴퓨팅 파워 두 영역이다. 총 925달러(113만 원)에 이르는 자율주행 기반 일렉트로닉스 BoM 증가의 약 절반이 카메라, 라이더, 레이더, 초음파 센서와 같은 센서에서 비롯된다. 물론 실질적인 액수는 시스템 아키텍처, 전처리 요구사항 및 자율주행 수준 달성에 요구되는 리던던시의 수준에 따라 달라진다. 예를 들어 테슬라가 비용 문제로 카메라에 의존하면서 라이더를 사용하지 않을 수 있지만, 비용이 낮아져 라이더가 주류가 된다면 바뀔 수 있다.

자율주행차는 모든 원시(raw) 및 사전 처리된 센서 데이터를 수신 및 분석하고 취해야할 조치를 결정하는 AI 기반 중앙 컴퓨팅 장치에 의존한다. 이 중앙 컴퓨터에 여러 개의 첨단 칩(SoC ICs)이 포함돼 있고, 이것이 자율주행 기반 BoM 증가의 나머지 절반을 차지한다. 대규모 병렬 프로세서의 발전으로 칩 아키텍처는 크게 발전하긴 했지만 전력 소비를 줄이는 문제가 남아 있다.


D = $725   
미래의 자동차는 항상 연결돼 있을 것이다. 이미 미국에서 판매된 신차의 2/3이 커넥티드 기능을 갖고 있다. 커넥티비티는 차량 추적, 관리, 유지보수 예약, 무선 소프트웨어 업데이트 및 원격 제어와 같은 기능을 통해 자동차를 IoT 생태계의 한가운데(그리고 아키텍처 및 데이터 흐름을 제어하는 OEM)에 위치시키고 있다. 또 커넥티비티는 자율주행을 지원해 데이터 수집, 알고리즘 테스트, 개발, 주행 인프라 및 다른 차량과의 상호 작용을 가능하게 한다(V2X).

자동차 산업은 새로운 기능을 구현하기 위해 이런 기능을 통합해 가고 있다. 결과적으로 복잡성과 비용을 줄이는 자동차 E/E 아키텍처의 근본적인 변화 필요성이 커졌고, 이에 따라 미래 오토모티브 일렉트로닉스 BoM의 약 1/4(725달러, 89만 원)은 이 디지털화에 기인할 것이다.


E = $2,235  
롤랜드버거가 모빌리티(M)에서 언급한 바와 같이 자동차의 미래는 여러 가지 요인으로 인해 한 가지 또는 다른 형태의 전기차 중 하나가 될 것이다. 규제는 전기화를 향하는 경향이 있다. 국가 및 주 전체의 배출 기준 외에도 내연기관 차량을 금지하는 지자체 수도 늘고 있다. 고객 또한 사양, 낮은 운영비용 및 환경문제로 전기차를 점점 더 많이 요구하고 있다.

기술적인 측면에서는 배터리 용량과 에너지 밀도가 높아져 주행거리가 더 늘어나는 반면, 셀 비용이 낮아져 전기차 가격이 낮아지고 있다. OEM들은 기존 모델의 전기/하이브리드 버전, 전용 EV 모델과 대규모 제품군을 출시함으로써 이러한 추세에 편승하고 있고, 심지어 내연기관 엔진 개발 중단을 발표하기도 했다.

고전압 E/E 장치가 일렉트로닉스 BoM에 미치는 영향은 막대하다. ICE와 BEV 차량 사이의 비용 증가의 절반 이상이 이 파워트레인의 전기화(배터리 매니지먼트, 온보드 차저, 컨버터 및 파워트레인 인버터)와 관련된다. 이는 총 2,235달러(274만 원)에 이른다.
롤랜드버거의 조사에 따르면, 전기차의 전체 차량 BoM 중 일렉트로닉스 점유율은 내연기관의 16%에서, 12%의 파워트레인 일렉트로닉스를 포함해 35%로 증대된다. 일렉트로닉스 BoM 내의 반도체 컴포넌트 점유율은 25%에서 35%로 높아질 것으로 추산된다. 이것은 반도체의 복잡성 증가와 더 높은 통합, 더 비싼 파워 반도체의 등장과 증가에 의한 것이다.



자동차 전기화 비용


힘의 변화 

MADE 트렌드는, 특히 전기화와 관련해 미래 자동차의 일렉트로닉스 BoM에 큰 영향을 미칠 것이라는 것이 자명하다. 롤랜드버거는 이와 관련 새로운 ▶E/E 아키텍처 ▶자율주행 칩 ▶새로운 파워트레인 머티리얼 등이 일렉트로닉스 BoM에 큰 영향을 미칠 세 가지 핵심으로 봤다.


E/E 아키텍처 
자동차 E/E 아키텍처는 단순화 및 통합으로 설명된다. 최대 120개의 개별 전자제어장치(ECU)로 구성된 아키텍처는 갈수록 분산성이 낮아지고 중앙집중화가 될 것이다. 향후 몇 년 안에 이것은 몇 개의 서로 다른 컴퓨팅 그룹으로 구성된 이른바 ‘도메인’으로 조정되고 있다. 장기적으로는 고성능 컴퓨터의 존 클러스터로 더욱 집중될 것이고, 종국에는 지속적인 연결을 위해 특정 기능들이 클라우드 기반으로 만들어질 것이다. 즉 진정한 바퀴 달린 컴퓨터가 되는 것이다.

OEM은 도메인 융합에 대해 서로 다른 접근방식을 취하고 있다. 예를 들어, 독일에서는 프리미엄 OEM이 중앙 게이트웨이(중앙 컴퓨팅 플랫폼 또는 중앙 애플리케이션 서버) 외에 파워트레인 및 섀시, ADAS 및 안전, 인포테인먼트, 컴포트, 커넥티비티 등 5개 도메인의 중앙화에 포커스하고 있다. 개발 우선순위는 새로운 기능 활성화, 확장성 보장 및 비용 절감을 위한 효율성 개선이 포함된다.

미국에서는 테슬라가 다른 길을 가고 있다. E/E 아키텍처를 오토파일럿, 중앙 정보 디스플레이(CID), 인스트루먼트 클러스터, 드라이브트레인 및 에너지 스토리지의 4가지 안전 지향 도메인으로 분할했다. CID와 인스트루먼트 클러스터는 서로 결합돼 직접 통신을 한다. CID 모듈에는 5G 및 기타 데이터 소스에 대한 연결이 포함된다. 중앙 게이트웨이는 OEM이 원격으로 데이터를 안전하게 교환할 수 있는 통신 채널을 제공한다. 파워트레인 및 에너지 스토리지에 대한 인터페이스로도 사용된다.

롤랜드버거는 더욱 중앙집중화된 차량 컴퓨터를 향한 도메인 융합과 이후의 단계별 진화가 OEM에게 다음과 같은 영향을 미칠 것이라고 보고했다.

▶도메인 융합은 도메인 간 통신 최소화를 위해 추가 기능 통합의 대상이 될 것이다. ECU 또는 코어 레벨에서 안전이 중요하지 않은 기능과 안전이 중요한 기능으로 분리될 수 있다.
▶도메인 컨트롤러 유닛(DCU)은 중앙집중식 컴퓨팅 유닛으로 진화할 것이고, 이를 통해 근본적인 반도체 컨텐츠의 복잡성과 비용은 증가할 것이다.

▶완전 또는 완전에 가까운 자율주행은 실시간 교통상황을 탐색하기 위한 중앙집중화된 전체론적 결정이 요구되며, 이는 이미 사용 가능한 자율주행 컨셉에서 볼 수 있다.
▶새로운 아키텍처는 하드웨어에서 소프트웨어로 복잡성을 이전한다. 응용 프로그램 및 기능 소프트웨어는 AUTOSAR와 같은 표준화된 인터페이스 및 소프트웨어를 통해 갈수록 전자, 컴퓨팅 하드웨어 및 운영체제로부터 분리될 것이다.

▶하드웨어는 더욱 표준화될 것이고, 그 결과 차량 소프트웨어가 제품이 될 것이다(소프트웨어 지원 차량에는 소프트웨어 지원 OEM과 공급업체가 필요하다). 따라서 차량 내, 차량 간 및 클라우드 통신 보안은 OEM이 해결해야하는 핵심 과제다.
▶소프트웨어 엔지니어링의 빠른 개발주기를 반영하는 새로운(민첩한) 관리 프로세스 및 조직 구조 외에도 생태계의 모든 플레이어에게 새로운 소프트웨어 및 전자공학 역량이 요구될 것이다.


중앙집중화 솔루션


자율주행 프로세서  
자율주행을 위한 중앙집중식 컴퓨팅 아키텍처의 개발로 차량용 반도체의 기능은 크게 향상되고 있다. 한때 주로 단일 기능 마이크로컨트롤러였던 제어 IC는 이제 여러 처리장치(중앙, 그래픽, 텐서 프로세싱 유닛: CPU, GPU, TPU)와 AI 액셀러레이터를 포함하는 전용 신경망처리장치(NPU)를 포함한 강력하고 통합된 자율주행 프로세서다. 이 빠른 발전이 자동차 플레이어에게 다음과 같은 영향을 미치고 있다.

▶엔비디아, 인텔, 애플, ARM과 같은 반도체 업체와 인튜이션 로보틱스(Intuition Robotics), 헤일로 테크(Hailo Tech), 화웨이의 하이실리콘(HiSilicon)과 같은 신생기업은 새로운 AI 기반 아키텍처를 개발함에 따라 혁신의 추진체가 되고 있다.
▶레퍼런스 디자인에서 애플리케이션에 이르기까지 소프트웨어가 반도체 제품의 필수 부분이 되고 있기 때문에 OEM은 전통적으로 티어 2인 반도체 플레이어와 갈수록 깊이 협력하고 있다.

▶자율주행 프로세서(SoC)의 첨단 매뉴팩처링 노드는 개발 비용을 상승시키고 있다. 즉, 티어 2 반도체 플레이어는 많은 OEM에서 개발 비용을 회수해야 하기 때문에 소수만이 자율주행 칩 공급업체로 살아남을 것이다.
▶자율주행 칩 개발의 복잡성을 관리하고 비용과 위험을 공유하기 위해 대규모 개발 생태계가 부상하고 있다. 이러한 협업에는 일반적으로 티어 1과 추가적인 기능을 더해주는 소프트웨어 공급업체가 하나 이상의 OEM 및 반도체 플레이어와 함께 한다.

▶반도체 공급망 관리는 OEM과 티어 1에게 매우 중요하다. 반도체 컴포넌트는 기존 자동차 부품과 같이 구입할 수 없으며 시스템 내에서 디자인돼야 한다. 따라서 OEM과 티어 1은 일렉트로닉스 밸류체인에서 장기적인 위치를 재고해야 한다.



매뉴팩처링 노드가 작을수록 증대되는 프로세서 개발 총비용


새로운 파워 반도체 소재 
EV에서 배터리와 전기모터의 작동을 다루는 파워트레인 일렉트로닉스는 여러 경쟁기술을 사용할 수 있으며 아직 산업 표준이 없어 빠르게 발전하고 있다. 예를 들어, 더 강력한 전기 드라이브트레인과 감소된 전류에서 더 빠른 충전을 가능하게 하기 위해 업계는 더 높은 전압으로 이동하고 있다. 30분 이내에 80%까지 충전할 수 있는 포르쉐 타이칸의 800 V 모듈은 200 V의 토요타 프리어스 장치보다 훨씬 빠르다.

이런 더 높은 전압 및 전력 요구사항을 가능하게 하기 위해 SiC와 GaN 기술이 실리콘 기반(Si IGBT)의 잠재 대체기술로 등장했다. 실리콘에 비해 SiC는 훨씬 높은 비용에도 불구하고 더 높은 전력 밀도, 더 높은 효율, 더 작은 부품 크기를 제공한다. 하지만 이런 전기 파워트레인에서 고전력 밀도, 전류, 열부하를 관리하려면 정밀한 전류 측정 및 제어 외에도 부품 본딩, 소결 및 수냉과 같은 모듈 조립기술도 함께 병행 향상돼야만 한다.

자동차 애플리케이션은 미래에 고출력 실리콘 및 SiC 시장의 성장동력이 될 것이며, 재생 에너지 애플리케이션과 경쟁할 것이다. 롤랜드버거는 자동차 애플리케이션이 2024년 SiC 반도체 시장의 약 50%를 차지할 것으로 예상하면서 약 30%의 연평균 성장률을 기록, 20억 달러 (2조 5,000억 원) 규모의 시장으로 성장할 것으로 전망했다. 하지만 이런 급속한 성장은 전기차의 광범위한 채택으로 고출력 Si 및 SiC 반도체 캐파에 병목 현상을 일으킬 수도 있다.

이를 피하기 위해 SiC 주요 업체들은 이 기술에 상당한 투자를 하고 있다. 예를 들어 미국 기업 크리의 울프스피드(Cree, Wolfspeed)는 최근 생산 캐파 확장에 10억 달러 투자를 발표했다. 그러나 이러한 투자는 자체적인 위험을 수반한다.

시장 성장은 자동차 산업의 SiC 기술 채택율에 좌우된다. Si 기반 기술의 기술 혁신은 SiC와 계속 경쟁하고 있다. 업계는 비용의 이점과 기존 Si 생산 캐파의 가용성으로 주류 응용 분야에 대해 Si 기반 기술을 정착시킬 수 있다. GaN 기술은 게임의 와일드카드이지만 여전히 중요한 물리적 문제를 극복해야만 하는 상황이다.

롤랜드버거는 이러한 불확실성으로 OEM, 티어 1, 반도체 공급업체가 고전압 E/E 및 SiC 기술 채택에서 일련의 어려움에 직면하고 있다고 말했다.
이를 요약하면, ▶SiC 반도체 비용은 Si 기반 기술보다 10배 높다.
▶매뉴팩처링 캐파가 부족하다. SiC가 선호되는 기술로 올라간다면 기존 SiC 용량은 증가하는 EV 수요를 충족시킬 수 없다. 예를 들어, 테슬라의 모델3 단독 출시로만 부족 현상이 발생했다. 또한 추가적인 복잡성으로 인해 Si와 SiC의 제조자산은 서로 대체할 수 없다. 따라서 티어 2 반도체 업체들은 OEM의 대량의 약속 없는 투자를 꺼린다.

▶전자산업 자체는 원자재 취급 및 제조 능력이 제한적이고, 티어 1은 파워 시스템 설계 기술이 부족하다.
▶파워 일렉트로닉스 산업은 사실상 인피니언, 미쓰비시, 후지가 Si 기반 기술을, 크리/울프스피드와 로빈(Robin)이 SiC 기반 기술을 지배하고 있다. 이는 서플라이어 기반을 제한한다. 중국은 국내 공급기지를 개발하려 하지만 성과를 내지 못하고 있다. 신생기업은 고품질 표준, 신뢰성 및 수명에 대한 요구사항, 지적재산권 제한 및 자본 집중도 등의 진입장벽에 영향을 받는다.

▶군용 애플리케이션을 위한 SiC, GaN 기반 반도체의 중요성은 기술, 노하우와 IP의 수출 및 교환에 정치적 제약을 가했다. 미국 이외 회사의 울프스피드 인수가 차단된 것처럼, 이는 자동차 공급망을 방해하고 산업 통합을 제한할 수 있다. 업계는 아직 5~10년 내에 가격을 낮출 수 있는 안정성, 성숙도, 기술적 능력에 도달하지 못했다.
▶티어 2 반도체 플레이어는 갈수록 OEM과 직접 협력해 밸류체인에서 티어 1의 위치를 위협하고 있다.

▶기술 중 하나가 확실한 승자로 부상할 때까지 투자는 정체되는 경향이 있다. 따라서 고전압 파워트레인 일렉트로닉스의 개발 및 채택을 가속화하고 용량 확장에 투자할 수 있도록 전략적 파트너십이 중요한 상황이다. 



세계 최고의 칩: 자율주행을 위한 테슬라의 인하우스 디자인 AI 엔진


롤랜드버거의 조언 

롤랜드버거는 오토모티브 일렉트로닉스와 반도체 공급망에 큰 혼란이 예상되는 현재에 가만히 있을 플레이어는 없겠지만, 그들이 직면하고 있는 도전들의 복잡성은 결코 쉬운 길을 쉽게 허용하지 않는다며, 가장 중요한 것은 지속적인 경쟁 우위를 창출하기 위해 어떤 밸류체인 포지션을 취해야 하는지, 어떤 파트너십 및 핵심 역량을 구축해야 하는지, 일렉트로닉스 하드웨어와 소프트웨어, 특히 반도체를 소싱하는 최선의 방법을 찾는 것이라고 조언했다.

롤랜드버거는 이런 질문에 대한 몇 가지 해답과 함께, 특히 새로운 현실에 적응하지 못할 경우 가장 큰 손실을 볼 수 있는 티어 1 서플라이어들에게 구체적인 조언을 했다.


밸류체인 포지션 정의 
오토모티브 일렉트로닉스와 반도체 밸류체인 내 이해관계사들을 위한 첫 단계는, 그들의 핵심 가치제안을 진지하게 되돌아보는 것이다. 그들은 차별화된 기술 능력뿐만 아니라 장기적으로 관련성이 유지될 제품 및 서비스 제안을 식별해야 한다. 또, 그들은 현존 사업자와 신규 진입자의 높아지는 역량에 대항해 경쟁적 지위를 방어하거나 확장하고, 지속 가능한 이익 풀을 포착하면서 외주 또는 파트너에게 의존할지를 결정해야 한다.

여기서 모든 플레이어가 같은 결론에 도달하는 것은 아니다. 예를 들어, 테슬라는 전체 시스템 개발에서 독점적인 반도체 칩(자동차 OEM에 의한 설계)에 이르기까지 완전 자율주행 능력에 대한 극도의 수직적 통합 접근 방식을 채택했다. 테슬라는 여기서도 일렉트로닉스와 반도체 디자인의 차별화 능력에 초점을 맞추면서 제조는 하청업체에 맡긴다.


일렉트로닉스, 반도체, 소프트웨어 역량 구축  
일렉트로닉스, 소프트웨어 공급망의 모든 요소를 관리할 수 있는 전문성을 개발하거나 비용을 부담할 수 있는 기업은 단 한 곳도 없다. 이는 살펴본 바와 같이 하드웨어와 소프트웨어 요구사항이 매우 까다로운 자율주행용 시스템을 개발할 때 특히 그렇다. 이에 따라 자동차 업계는 경쟁사간 대규모 제휴와 컨소시엄을 경험하고 있다. 이들은 다양한 기술을 가진 복잡한 생태계를 만들고, 위험을 줄이고, 역량을 구축하고, 자율주행의 개발비를 분담하는 것을 목표로 하고 있다. 롤랜드버거는 현재 BMW, FCA, 아우디, 인텔/모빌아이 컨소시엄과 토요타, GM, 엔비디아 등의 2개 그룹이 선두를 달리고 있다고 했다.

인하우스 역량을 개발할 때의 출발점은 기존의 핵심 역량을 활용하는 것이다. 이러한 역량을 모범 사례 또는 기술 요건과 비교하면, 잠재적 투자를 위한 격차 및 영역이 결정된다. 일렉트로닉스, 반도체, 특히 소프트웨어는 자체개발 프로세스 뿐만 아니라 개발 수명주기도 빨라진다. 이것은 그들이 앞선 기술 조직의 구조, 민첩성, 그리고 프로세스를 필요로 한다는 것을 의미한다.

기업은 파트너십을 구축하거나 컨소시엄에 가입할 때 특정 역량 격차를 해소할 수 있는 적절한 파트너를 확인해야만 한다. 또한 라이센스, 공동개발, 조인트벤처 또는 인수와 같은 파트너십 옵션을 결정해 구현 위험을 최소화하고 시장 출시기간을 비용, 품질, 공급 안정성, 그리고 요구되는 투자와 균형을 이루게 해야 한다.


소싱을 위한 전략적 접근
자동차 산업에서 전략적 소싱은 매우 중요하다. 그러나 자동차에서 일렉트로닉스와 반도체 소싱은 여러 가지 이유로 어렵고 비용이 많이 든다.

▶첫째, 품질과 생산기준은 다른 시장보다 현저히 높다. 오토모티브 일렉트로닉스 컴포넌트는 광범위하고 시간이 많이 소요되는(즉, 비용이 많이 드는) 인증을 받아야 하고, 컴포넌트 제조는 공급업체 감사에 의해 검증된 엄격한 품질 프로세스를 준수해야만 한다. 서플라이어들, 특히 컨슈머 제품을 배경으로 하는 업체는 이를 수용하기 위한 올바른 사고방식, 자격 또는 프로세스를 가지고 있지 않은 경우가 많다.

▶둘째, 자동차는 다른 소비 및 전문 전자제품 시장에 비해 판매량이 적다. 차당 전자부품 함량이 높음에도 불구하고 추가적인 SKU(stock-keeping unit) 조각화는 상대적으로 낮은 자동차 플랫폼 볼륨, 다양한 컴포넌트 및 복잡한 E/E 아키텍처, 표준화 부족으로 발생한다. 반도체 산업에 비해 단위 수량도 적다. 예를 들어, 자동차에서 대량으로 간주되는 30 ㎟ 다이 면적을 가진 표준 자동차 MCU에 대한 500만 대 생산은 반도체 파운드리에서 300 mm 웨이퍼의 2시간 미만 생산과 동등하다. 

▶셋째, 요구되는 견고성과 신뢰성이 컨슈머 애플리케이션보다 월등히 높다. 자동차 부품은 극한의 온도와 습도를 견딜 수 있어야 하고 간섭 없이 공존해야 한다.
▶마지막으로, 오토모티브 일렉트로닉스 컴포넌트의 수명주기는 다른 시장보다 훨씬 길며 20년 이상이 걸릴 수도 있다. 이는 개발 및 제품 수명주기를 몇 개월 안에 측정할 수 있는 가전 업계와 대조적이다.

롤랜드버거의 답은, OEM이 중요한 반도체 컴포넌트를 소싱할 때 반도체 공급업체들과 직접 관계해야 한다는 것이다. 경쟁 우위를 구축하고 오토모티브 일렉트로닉스에서 상당한 비용을 절감하려면 조달의 첨단화가 요구된다. 이를 위해서는 공급업체 관리, 공급 채널 및 유통 최적화, 볼륨 번들링, SKU 감소, 최소 수량 주문을 통한 사고 및 재고 회피, ‘푸시 대 풀’ 매뉴팩처링 전략이 필요하다. BoM을 최적화하는데 있어서도 시스템에서 칩 수준에 이르기까지 비용 및 밸류 엔지니어링, 기능 최적화, 기능 통합 및 플랫폼 전략을 위한 디자인이 중요하다.



볼륨 게임



티어 1, 경쟁 지속 위한 재조정 요구    
전통적인 티어 1 오토모티브 일렉트로닉스 서플라이어는 사방에서 압박을 받고 있다. 그들의 지위는 위아래의 현역들과 새로운 플레이어들의 높아지는 역량에 위협받고 있다. 또 시장 규모의 증가와 OEM 소싱 행태의 변화는 세계적인 전자제품 업체들, 크로스-인더스트리 스케일의 위탁 제조업체들의 접근을 쉽게 한다. BoM의 일렉트로닉스 점유율이 증가함에 따라 OEM의 비용 부담이 늘어 규모의 확장성은 경쟁 우위로서 중요성을 얻고 있다. 이에 따라 롤랜드버거는 기존 티어 1이 다음과 같은 세 가지 옵션에 따라 유사한 도전을 극복해야만 한다고 충고했다.

▶첫째, 완전하게 시스템을 마스터하고 시스템 지식에 따라 경쟁하며, 컴포넌트 또는 ECU 레벨이 아닌 시스템 레벨에서 비용을 최적화해야 한다. 이 경로는 시스템 지식과 디자인 능력을 전자, 소프트웨어 및 기계요소와 아키텍처에 걸친 역량과 통합할 것을 요구한다.
▶규모의 경쟁을 피할 수 있도록 최첨단 기술을 활용해야 한다. 제품 포트폴리오를 지속적으로 기술 동향에 맞게 재정렬하고 혁신에 지속 투자해야 한다.
▶세계적인 전자기업과 경쟁하기 위해 규모를 대폭 늘려야 한다. 이 경로는 인수, 합병 등 대규모 무기성장 옵션이 요구된다.

 
 
 
 
 
 

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