RF MEMS의 성장률이 전통 MEMS 성장률 압도
[테크월드=양대규 기자] # MEMS는 ‘Micro-Electromechanical Systems’의 약자로 기계와 전자기기의 소형화가 요구되며, 반도체·기계 기술 등을 융합해 제작하는 μm 크기의 미세 전자기계시스템이다. MEMS 기술은 1980년대 HDD 헤드, 잉크젯 프린터 헤드에서 시작됐다. 이후 1990년대 압력 센서, 가속도 센서, 자이로스코프가, 2000년대 이후에는 RF MEMS와 바이오 MEMS들이 개발됐다. 2010년 이후에는 이런 센서들이 모바일과 자동차 등에 본격적으로 활용됐으며, 앞으로 IoT 시대에는 웨어러블 기기부터 스마트 홈, 빌딩, 팩토리, 의료 등 생활 전반에 걸쳐 광범위하게 쓰일 전망이다.
# 현재 사용되는 유명한 MEMS 기술로는 휴렛 팩커드(Hewlett Packard, HP)의 잉크젯 프린터 헤드, 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments, TI)의 DLP, 로버트 보쉬(Robert Bosch)의 차량용 압력 센서와 자이로스코프, ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, ST)의 모바일용 가속도 센서, 놀즈(Knowles)의 마이크로폰 센서 등이 있다. 최근에는 무선통신 기술의 성장과 함께 RF MEMS 시장이 급성장하며, 브로드컴(Broadcom)과 코보(Qorvo) 등이 크게 주목받고 있다.
MEMS 시장 1위는 RF MEMS…전통 MEMS 시장 하락세?
지난 3~4년간 MEMS 시장의 성장은 RF(Radio Frequency) MEMS의 견인으로 이뤄졌다고 해도 과언이 아니다. 실제 지난 3년간 MEMS 시장은 연평균(CARG) 3.7% 성장하는데 그쳤지만, 브로드컴과 코보 등 RF MEMS 기업들은 각각 47%, 18%라는 높은 수치의 성장세를 보였다. 그 결과, 브로드컴은 2017년 전통적인 MEMS 강자 보쉬를 꺾고 1위를 차지했다. 업계 관계자들은 5G 시대가 다가오면서 RF MEMS에 대한 수요가 지속적으로 증가하며, 브로드컴과 코보의 성장세가 지속될 것으로 전망했다.
2014년까지 MEMS 시장은 보쉬가 자동차용 MEMS를 바탕으로 모바일 MEMS 시장까지 아우르며, 시장 전체 1위를 꾸준히 지켰다. 이어 ST가 소비자 가전과 모바일에 사용되는 광범위한 MEMS 제품군으로 소비자 시장 1위, 전체 2위의 자리를 차지했다. 이어 ▲3위는 DLP로 디스플레이 MEMS를 독점한 TI ▲4위는 가장 오래된 MEMS의 하나인 잉크젯 헤드를 생산하는 HP ▲5위는 마이크로폰 MEMS의 강자 놀즈가 각각 차지했다.
하지만 지속적인 성장세를 보인 RF MEMS가 2015년부터 폭발적으로 성장하며, 전통의 TOP 5 MEMS 업체들을 위협하기 시작했다. 결국 지난 2017년에는 RF MEMS 업체인 브로드컴과 코보가 각각 1위, 5위를 차지하며, MEMS 시장에 지각변동을 일으켰다.
브로드컴과 코보, RF MEMS의 압도적 성장…다른 MEMS는 주춤
시장조사기관 욜 디벨롭먼트(Yole Développement)의 MEMS 마켓 리서치를 바탕으로 EPNC가 조사한 바에 따르면, 전통적인 강자였던 보쉬·ST·TI·HP·놀즈 등 MEMS 업체의 지난 3년간 성장률은 같은 기간 시장 성장률 3.7%(CAGR)보다 낮았다. 반면, 브로드컴은 47%의 연평균 성장률과 14%의 시장점유율을 기록하며 괄목할 만한 성과를 기록했다.
이 결과는 2014년에서 2017년 글로벌 상위 30개 MEMS 업체들의 평균 성장률을 바탕으로 작성한 ‘2017년 MEMS 시장 점유율’ 그래프를 보면 확연히 눈에 띈다. 브로드컴의 경우 높은 시장점유율과 성장률로 그래프의 우상단에 넓은 영역을 차지하고 있으며, 그 아래 13%의 점유율을 기록한 보쉬가 2%의 성장률과 시장 평균 성장률 선에 약간 낮게 걸쳐져 있다. 코보 역시 시장점유율은 6%로 낮지만, 18%의 준수한 성장률을 기록하며 좌상단 낮은 곳에 자신만의 영역을 구축했다. 이밖에 ST와 TI는 각각 8%, 7% 시장 점유율로 코보의 오른쪽에, HP와 놀즈는5%, 4%로 코보의 왼쪽에 위치했다.
욜 디벨롭먼트의 조사에 따르면, 2014년 브로드컴(당시 Avago Technologies, 아바고)은 약 4억 달러의 매출을 기록하며, 캐논, 덴소(Denso), 파나소닉 등을 제치고 6위까지 올랐다. 전통적인 TOP 5 MEMS 업체인 보쉬, ST, TI, HP, 놀즈의 턱밑까지 쫓아온 셈이다. 또 다른 RF MEMS 업체인 코보도 2배 이상 매출이 증가하며, 덴소와 파나소닉의 뒤를 이어 9위에 안착했다. 이어, 2015년 아바고는 60% 이상의 놀라운 성장세로 보쉬, ST, TI에 이어 MEMS 시장 4위까지 치고 올랐다. 코보도 약 20% 성장하며, HP의 뒤를 이어 6위를 기록했다.
2015년에는 아바고가 브로드컴을 인수하고, 아바고는 통합 업체명을 브로드컴으로 바꿨다. 통합된 브로드컴은 지난해에 이어 40%라는 높은 성장률을 기록하며, 보쉬의 뒤를 이어 2위에 올랐다. 2016년 대부분 MEMS 기업들이 마이너스 성장을 보여, 브로드컴의 성장은 더욱 눈에 띄었다. 코보 역시 23%의 준수한 성장률로 새로운 TOP 5에 올랐다. 보쉬는 2015년보다 매출이 4.45% 떨어졌지만, 1위를, TI는 7% 성장세를 보이며 3위를 각각 지켰다. 한편, ST는 전체 매출이 16.56% 감소하며 4위를 기록했다.
2017년에는 보쉬가 12억 7500만 달러의 매출을 기록하며, 전년 대비 10%의 준수한 성장세를 보였다. 하지만, 브로드컴이 55%라는 압도적인 성장세로 14억 1100만 달러의 매출을 기록해, 1위를 차지하게 됐다. 3위부터 5위까지는 특별한 변동 없이 제자리를 지켰다.
브로드컴 MEMS 매출, 전체 MEMS보다↑…이유는 ’BAW 필터’ 수요 급증
다수의 업계 전문가들은 RF MEMS의 급격한 매출 증가와 함께 전통적인 MEMS 시장도 적절한 매출 신장을 이루며 MEMS 시장이 함께 성장했다고 분석했다. 하지만, 욜의 자료를 바탕으로 EPNC가 분석한 자료에 따르면, 급성장한 RF MEMS 시장과는 달리, 전통적 MEMS 시장은 전체적으로 매출이 하락한 것으로 나타났다.
2015~2017년, 전체 MEMS 시장(글로벌 MEMS 매출 상위 30개 업체 대상)은 약 6억 8000만 달러 성장했다. 같은 기간 브로드컴은 7억 6100만 달러 성장하며, MEMS 시장을 뛰어 넘었다. 같은 RF MEMS 업체인 코보 역시 같은기간 1억 7600만 달러의 매출 성장으로, 전체 MEMS 업체 중 두번째로 높은 성장을 기록했다. 반면, RF를 제외한 MEMS 업체들 중에는 보쉬만 6100만 달러의 매출 상승을 보였으며, ST는 정체(200만 달러 상승), TI·HP·놀즈 등은 매출액이 줄어들었다. 또한, 주요 업체를 제외한 다른 업체들은 총 2억 5000만 달러의 매출 감소를 기록했다.
업계 전문가들은 브로드컴과 코보등의 RF MEMS가 급격히 성장한 원인으로 ‘체적탄성파(BAW) 필터’의 수요가 증가했기 때문이라고 설명했다. 기존의 표면탄성파(SAW) 필터는 1.5GHz 이하의 저주파 대역을 관리하지만, 표면 전극을 형성하기 때문에 크기를 줄이기 힘들었다. BAW 필터는 MEMS 기술을 이용해 소형화에 성공했으며, 특정 주파수에서 공전하는 압전체가 상하로 나란히 배치돼 신호를 수직으로 전달한다. 이를 통해 4G와 5G에서 사용되는 고주파 대역과 중간주파 대역을 관리할 수 있다.
BAW 필터의 단점은 SAW에 비해 가격이 비싸다는 것이다. 하지만, 4G와 5G에서 주파수 관리를 위해 BAW 필터는 꼭 들어가야 하기 때문에, BAW 필터를 생산하는 브로드컴과 코보에게는 ‘높은 단가’가 오히려 매출을 높일 요인으로 분석된다. 현재 BAW 필터는 브로드컴과 코보에서 많이 생산하며, 최근 퀄컴이 RF 모듈 영역으로 진입을 시도하려는 것으로 알려졌다.
고부가가치의 RF MEMS를 제외한 나머지 MEMS의 매출이 줄어든 원인으로는 기존 MEMS 시장의 경쟁 심화가 지적된다. 2013년부터 초소형 정밀제어 MEMS 센서의 경쟁이 심화되며 개당 단가가 1달러 아래로 떨어졌으며, 가속도 센서는 개당 0.14달러, 음향 센서는 개당 0.19달러에 불과하다. 아이폰4에 들어가는 센서 원가는 약 5달러 미만으로 MEMS의 부가가치가 지속적으로 떨어지는 추세를 보였다.
전문가들은 RF MEMS의 성장세는 지속될 것으로 보고 있다. 5G가 본격적으로 보급되면서, 모바일을 비롯해 관련 장비들의 수요는 증가할 전망으로, 고주파 대역과 중간주파 대역을 관리하는 BAW 필터의 수요도 함께 늘어날 것이다. 또한, 5G와 함께 기하급수적으로 늘어날 IoT 디바이스는 ‘빠른 무선 통신’과 ‘소형화’가 요구되기 때문에, BAW 필터의 역할이 더욱 중요해질 전망이다.
아울러 업계 관계자들은 최근 부진을 보이는 다른 MEMS 시장 역시, 5G와 IoT가 보급되면서 디바이스 개체 수의 절대적인 증가와 ‘소형화’의 필요에 함께 성장할 것으로 분석한다.
욜 디벨롭먼트의 MEMS 장치·기술 담당 선임 애널리스트 에릭 무니에(Eric Mounier)는 “RF를 제외한 MEMS 시장이 매년 9% 성장할 것이며, RF MEMS를 포함하면 17.5% 성장할 것”이라고, MEMS 시장의 성장을 예측했다.
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