2017년 글로벌 MEMS 시장에서 랭킹 1위 기업은 어디일까? 로버트 보쉬(Robert Bosch)와 ST마이크로일렉트로닉스를 떠올리겠지만, 브로드컴(Broadcom)이 바로 1위의 주인공이다.

시장조사 기업인 Yole Développement가 지난 5월에 발표한 MEMS 보고서에 따르면, 브로그컴은 2017년에 RF MEMS 매출이 증가함에 따라 MEMS 업계 최고 단골 제조업체를 처음으로 추월한 것으로 나타났다.

업계 관계자는 “4G는 휴대 단말기에서 다양한 종류의 대역을 지원해야 한다는 복잡성이 발생하기 때문에 무선 필터에 대한 수요가 그 어느 때보다도 급증했다. 이는 RF MEMS를 갈망하는 목소리가 높아졌다. 이러한 경향은 업계 전체가 5G로 방향 선회가 강해지고 있는 것”이라고 지적했다.

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Yole Développement은 “RF MEMS(BAW 필터)는 MEMS 시장 전체를 끌어 올리는 가장 강력한 엔진 중 하나가 될 것”이라며 “2011 ~ 2023년 MEMS 시장의 연평균 성장률(CAGR)은 RF를 제외 경우는 9%, RF MEMS를 포함한 경우는 17.5%로 수직 상승해 나갈 전망”이라고 말했다.

MEMS는 지금부터 20년 전 반도체 시장에서 틈새 분야로 간주돼 왔다. 그러나 이러한 견해는 더 이상 맞지 않는 것 같다. 2017년의 MEMS 및 센서, 액추에이터의 매출은 세계 반도체 매출 전체의 11%에 해당하는 4200억 달러에 달하기 때문이다. 세계 반도체 시장 전체의 MEMS의 점유율은 앞으로도 더욱 증가할 것으로 예측되고 있다.

MEMS 수요를 이끄는 양대 시장은?MEMS의 수요를 더욱 증대시키고 있는 것이 모바일 및 자동차의 양대 시장이다. Yole Développement의 예측에 따르면, 2023년의 모바일 분야의 센서 및 액추에이터의 매출은 530억 달러, 자동차 분야에서는 205억 달러 규모가 예상된다고 내다봤다.

1980~1990년대에 MEMS의 초기 시절을 되돌아 보면, MEMS는 기계적 동작이나 압력, 충격 등을 감지할 수 있는 기본적인 센서였다. 2000년 이후는 MEMS에서 사용되는 전자 제품과 재료가 개선되고, 센서의 정확도가 향상했으며, 자이로 센서와 가시광 센서에도 적용되게 되었다. 2000년 중반에는 MEMS를 이용한 마이크로폰과 적외선 센서 등이 등장하기 시작했다.

MEMS는 우선 물리적 센서 조명 관리에서부터 그리고 적외선 센서로 옮겨왔다. 그리고 MEMS 개발은 마이크를 사용한 소리로 진전돼 왔다고 할 수 있다. MEMS 및 센서 개발은 현재 초음파와 하이퍼 스펙트럼 라디오 주파수 등의 감지 기능을 실현하고 있다.

현재 MEMS 시장에서 가장 주목을 받고있는 것은, 센서 퓨전이다. MEMS는 여러 센서를 하나의 패키지에 통합함으로써 주변 환경을 인지할 수 있게 된 것이다. 여기서 잊지 말아야 할 것이 여러 센서를 결합하여 통합함으로써 사용자 측은 ‘센서 패키지 소프트웨어는 센서 데이터를 결합하여 특정 수준의 정보를 생성할 수 있을 것’이라고 기대한다는 점이다. 앞으로의 이정표는 센서와 AI(인공 지능)를 융합시키는 것이다.

센서 퓨전이 자동차와 스마트폰 시장에서 높게 평가되고 있는 것은 틀림없는 사실이지만, 업계에서는 이 기술을 어떤 분야에 적용할 것인가를 놓고 갈등이 계속되고 있다. 센서에 매우 가까운 부분에서 데이터를 처리하는 기업도 있고, 느린 데이터 퓨전을 제창하는 기업도 있다. 따라서 업계의 논쟁은 당분간 계속될 것으로 보인다.

2017년의 센서 디바이스별 매출은 134억 달러를 기록한 CMOS 이미지가 1위를 차지했고, 다음으로 RF 및 레이더 지문 센서 등으로 나타났다. 그러나 2023년에 최고의 센서가 될 가능성이 가장 높은 것은 3D 센서다. 라이더의 수요가 높아지면서 3D센서의 연평균 성장률은 40%에 달할 것으로 Yole Développement은 예측했다.

2023년에 가장 빠른 센서가 될 가능성이 가장 높은 것은 3D (3 차원) 센서이다. Mounier 씨는 “라이더의 수요가 증가하고 있기 때문에 3D 센서의 연평균 성장률은 40 %에 달할 것”이라고 예측한다.

승자와 패자가 자주 바뀌는 MEMS 시장MEMS 제품은 시장 원리에 의해 변화의 폭이 매우 크다. 따라서 MEMS 제조 업체 사이에서 승자와 패자가 변화하기 쉬운 경향이 있다.

브로드컴(Broadcom)의 MEMS 사업은 현재 RF MEMS 덕분에 확대 일로에 있다고 할 수 있다. 2위를 차지한 보쉬도 가장 안정된 MEMS 제조사로서의 자리를 유지하고 있다. 업계 관계자는 “보쉬는 소비자 시장과 자동차 시장의 두 가지 대조적인 MEMS 시장에 대응함으로써 리스크를 분산시키는 전략을 취하고 있다. 안정된 성장을 유지하는데 성공했다고 볼 수 있다”고 분석했다.

이 관계자는 “ST마이크로일렉트로닉스의 MEMS 사업은 다양한 도전에 직면하고 있다. 그 주요 요인 중 하나로 거론되는 것이 애플이 유일한 최대 고객이라는 점”이라고 말했다. ST마이크로일렉트로닉스는 지금까지 자동차와 산업용 MEMS 시장에 새로운 바람을 불어넣려고 시행착오를 거쳐왔다.

현재 주목을 받고있는 MEMS 제조 업체 중 하나 인 Knowles는 매출이 정체 상태에 있다. 주로 MEMS 마이크로폰 시장에서의 치열한 경쟁이 요인이 된 것으로 분석된다.

텍사스 인스트루먼츠(TI)도 마이크로 미러가 유일한 MEMS 제품이기 때문에 고전하고 있는 것으로 보인다. 업계 관계자는 “TI의 성공은 라이더에 달려 있다. 마이크로 미러가 라이더에 채용되면, TI의 MEMS 사업은 향후 크게 변화해 나갈 것”이라고 지적했다.

파운드리 시장에서 주목할만한 변화는 Teledyne DALSA의 견조한 성장이다. 이 기업의 2017년 매출은 불과 1년 만에 1000만 달러가 증가된 6000만 달러에 달했다.

스스로를 ‘세계 최고의 MEMS 전문 파운드리의 하나’라고 부르는 Teledyne DALSA는 다양한 종류 걸친 장치를 생산하는 능력을 강화하고있다. 이러한 장치는 통신 마이크로 미러에서 게임 컨트롤러 용 자이로 센서, 미세화 된 의료 시스템을위한 마이크로 유체 장치, 자동차 용 압력 센서 및 관성 센서, 스마트 폰용 마이크까지 다방면에 걸쳐 있다.

스웨덴 Silex Microsystems도 빠르게 성장하는 MEMS 전문 파운드리다. 이 기업의 파운드리 사업의 규모는 2016년 4100만 달러에서 2017년에는 5000만 달러까지 확대됐다.

또 주목할 만한 업체 중 하나는 네덜란드 아인트호벤에 본사를 둔 Philips Innovation Services다. Philips R & D에서 스핀 아웃된 이 기업는 사용자의 MEMS 디바이스를 설계, 개발, 공급하는 것으로, 마이크로 장치를 조립 기술을 팔고 있다.

Philips Innovation Services에 따르면, MEMS 파운드리 부문에는 140명의 전문가들이 근무하고 있고, 주로 MEMS의 프로토 타이핑, MEMS 프로세스 개발, MEMS 제조을 담당하고 있다고 한다.

다수의 신흥 기업도 주목MEMS 기술의 다양성을 촉진하고 미래로 전진시키는 것은 새로운 종류의 MEMS 기술에 투자하고 다른 소재를 시험하는 수많은 신생 기업이다. 주목할 신흥 기업 중 하나는 USound다. 2019년에 MEMS 마이크로 스피커를 발표할 계획을 가지고 있다. Amazon을 포함한 투자자들로부터 2300 만 달러의 자금을 받은 Vesper도 눈길을 끈다.

이와함께 자동차 라이더에 대한 관삼이 높아지고 있는 가운데 RoboSense과 Innoviz 같은 라이더 관련 기업도 많은 주목을 받고 있다. 3D 센싱 기술을 다루는 Chirp Microsystems는 2018년초 TDK에 인수되었다. 프랑스의 신흥 기업인 Mistic는 생체 적합성이 있는 의료 기기 티타늄 MEMS를 다루고 있다.

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