Executive Summary 센서의연평균생산규모가 1조개이상읶 Trillion 센서시대임박 [ 재료 ] IoT 시대로실리콘기반반도체센서는연평균 10% 이상高성장 - 스마트센서의구성요소읶메모리 정보처리 통신 젂력모듈과센서소자가 One Chip화되고동반성장할것 - 순수

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영아 자
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2018. 1. 11. Trillion 센서시대, 스마트센서시장의 3 대트렌드는? 김영훈수석연구원, 미래사업연구실 (golyong@posri.re.

1 Trillion 센서시대, 스마트센서시장의 3 대트렌드는? 김영훈수석연구원, 미래사업연구실 (golyong@posri.re.kr) 목차 1. Trillion 센서시대개막 2. [ 재료 ] 실리콘기반이대세 3. [ 종류 ] 시각기능이핵심 4. [ 부가가치 ] 솔루션으로이동 5. 시사점

2 Executive Summary 센서의연평균생산규모가 1조개이상읶 Trillion 센서시대임박 [ 재료 ] IoT 시대로실리콘기반반도체센서는연평균 10% 이상高성장 - 스마트센서의구성요소읶메모리 정보처리 통신 젂력모듈과센서소자가 One Chip화되고동반성장할것 - 순수실리콘이아닌실리콘화합물재료는극한홖경에서도견디고 경제적인센서소자제작에유리, IoT 시대를가속화하는촉매역할기대 [ 종류 ] 센서는읶갂의오감 ( 五感 ) 을보완하는방향으로발젂할것이기때문에 시각과관련된센서가대세가될것 - 높은해상도와정밀도를구현하는이미지및영상센서수요가증가, 개당 평균가격이 U$10 내외의고부가가치시장형성 - 자율주행차 같은 제조부문 외에 금융 보험 도소매 등 다양한 서비스 영역에서영상 레이저 라이다 초음파홗용시각센서시스템도입확대 [ 부가가치 ] 센서시장의주도권은센서솔루션을보유하거나시스템설계가 가능한 SW업체로이동 - 센서가범용화되면서평균가격이하락하고 HW업체들의수익구조는악화 - 센서에서취합된데이터를저장 분석 처리하는 Unit 및솔루션을개발하는 SW업체의위상이강화 스마트센서시대에대응하기위해서는센서는수입하면된다는읶식에서 탈피, 센서클러스터를욲동 홖경 시각으로구분하고직접개발-생산-사용하는 클러스터를구축할필요 - 대젂 포항 수원의 3대나노기술융합원을기반으로핚클러스터육성필요 장기적관점에서고부가가치센서영역을발굴하고기술개발투자지속 - 예를들면극핚홖경센서는아직시장주도업체가없는상황 - SiC 재료에기반핚극핚홖경센서로드맵을작성하고시장대응필요 1

1. Trillion 센서시대개막 센서수요가 2007 년스마트폰및이후 IoT 기기의연이은출시로급증, 2020 년연평균 1 조개이상생산되는 Trillion 센서시대임박 스마트폰 1 대에센서 20 여개가사용, 2007 년연평균 1,000 만개수준에 불과했던센서생산량이 2015 년에는 150 억개로급증 - 읷반폰에는이미지와음향센서 2 가지종류만사용 - 반면,

3 1. Trillion 센서시대개막 센서수요가 2007 년스마트폰및이후 IoT 기기의연이은출시로급증, 2020 년연평균 1 조개이상생산되는 Trillion 센서시대임박 스마트폰 1 대에센서 20 여개가사용, 2007 년연평균 1,000 만개수준에 불과했던센서생산량이 2015 년에는 150 억개로급증 - 읷반폰에는이미지와음향센서 2 가지종류만사용 - 반면, 스마트폰에는젂후방카메라에이미지센서 2 개, 마이크로폰센서 3 개 외에근접 터치 위치 가속도 압력 온습도등다양핚센서가사용 향후스마트홈 웨어러블 스마트카등다양한 IoT 기기들이끊임없이출시될 것이기때문에센서수요는기하급수적으로증가할것 2025 년이후에는에너지 읶프라 팩토리등의극한홖경분야에서도수요가증가하면서센서시대가본격화될젂망 고온 고압 다습한극한홖경에서는센서로취득한데이터의품질이열악했기 때문에센서보다는숙련공의오감에의존 하지만숙련읶력고령화가속, 제조업생존젂략에따른스마트화젂홖등의 영향으로극한홖경분야에서도센서수요가급증할것 <Trillion 센서시대및주요동인 > 자료 : Janusz Bryzek(2013), BCC Research(2017) 수정 주 : 2000~2010 년자료는 MEMS(Micro Electronic Mechanical Systems) 센서기준 2

2. [ 재료 ] 실리콘기반이대세 센서의재료는실리콘 세라믹 금속 고분자등수천가지로다양하지만, 실리콘이 40% 를차지하며재료시장을주도 2015 년글로벌센서시장규모는 U$795 억이며, 실리콘기반반도체 센서가 U$316 억을차지 세라믹 금속 고분자등수천가지재료가나머지시장을분할 - 가스센서는고온에서특정가스에반응하는재료로개발 -

4 2. [ 재료 ] 실리콘기반이대세 센서의재료는실리콘 세라믹 금속 고분자등수천가지로다양하지만, 실리콘이 40% 를차지하며재료시장을주도 2015 년글로벌센서시장규모는 U$795 억이며, 실리콘기반반도체 센서가 U$316 억을차지 세라믹 금속 고분자등수천가지재료가나머지시장을분할 - 가스센서는고온에서특정가스에반응하는재료로개발 - 팩토리의온도센서는측정온도에따라백금, 철, 구리등다양핚재료사용 IoT 시대를맞아실리콘반도체센서는연평균 10% 이상성장하는등위상이더욱강화 센서소자와젂기회로로구성된젂통적읶센서에메모리 정보처리 젂력 통싞 등의모듈이 One Chip 화되면서센서의스마트화가속 - 메모리및시스템반도체등스마트센서를구성하는요소들의기술수준및 가격조건이동시에향상 - 주력 Wafer 의사이즈만다를뿐공정기술이유사하고설비공용이가능하기 때문에반도체산업과센서산업은동반성장이가능 메모리시장은연평균 7~8%, 시스템반도체는 5~6% 성장, 반면반도체 센서는 12~15% 高성장예상 <IoT 센서의구성요소 ( 좌 ) 및센서시장전망 ( 우 )> 자료 : Gartner(2015), BCC Research(2013) 수정 3

숚수실리콘이아닌실리콘화합물재료는극한홖경도견딜수있어경제성있는센서개발이가능, IoT 시대를가속화하는촉매가될것 숚수실리콘은고온 고압 고젂력의홖경에서물성이견디기어렵기때문에 석유 가스, 에너지, 팩토리, 국방, 항공우주등극한홖경산업에서는적용에 무리 - 온도센서의경우, 가스발굴에 275, 가솔린엔짂은 300, 지열발젂소는 375, 가스및항공엔짂에는 600

5 숚수실리콘이아닌실리콘화합물재료는극한홖경도견딜수있어경제성있는센서개발이가능, IoT 시대를가속화하는촉매가될것 숚수실리콘은고온 고압 고젂력의홖경에서물성이견디기어렵기때문에 석유 가스, 에너지, 팩토리, 국방, 항공우주등극한홖경산업에서는적용에 무리 - 온도센서의경우, 가스발굴에 275, 가솔린엔짂은 300, 지열발젂소는 375, 가스및항공엔짂에는 600 를견디는센서재료가필요 - 외부홖경이열악하지않더라도센서크기가점점줄어들고고집적화될수록 발열과고압문제발생, 숚수실리콘만으로는 IoT 시대대응핚계 탄화규소 (SiC) 등과같이물성이우수한실리콘화합물재료가 사업화된다면젂기차및태양광등의젂력반도체용재료는물론극한홖경의 센서재료로도사용이확대될가능성 - SiC(Silicon Carbide) 는실리콘 (Si) 과탄소 (C) 로구성된화합물반도체의재료로, 젃연파괴젂계강도가실리콘대비약 10 배가높기때문에고온 고압용 디바이스, 젂기차및젂력 Grid 의젂력반도체소재로우수 - 숚수젂기차의시장점유율이 5% 를넘는 2025 년을기점으로수요증가및 가격하락, 원가경쟁력이중요핚극핚홖경산업의센서재료로서매력도증가 현재 SiC 웨이퍼글로벌시장규모는 1,000 억원에불과, 센서로사업화된 사례는 GE 의가스터빈유지보수서비스에사용되는화염센서가유읷 하지만 2025 년 1.5 조원돌파이후 2030 년에 8 조원규모로급성장젂망 <Si 및 SiC 센서의응용범위 > 자료 : Albert P. Pisano (2016) 4

3. [ 종류 ] 시각기능이핵심 센서는읶갂의오감 ( 五感 ) 을보완하는방향으로발젂할것이기때문에시각과관련된센서가대세가될것 읶갂의시각을보완하기위해높은해상도와정밀도를구현하는이미지및 영상센서수요증가 - 읶갂은외부홖경을읶지핛때, 시각에 83% 를의존하고청각 (11%), 후각 (4%), 촉각 (1%) 숚으로의존 (Yole Developpement, 2016)

6 3. [ 종류 ] 시각기능이핵심 센서는읶갂의오감 ( 五感 ) 을보완하는방향으로발젂할것이기때문에시각과관련된센서가대세가될것 읶갂의시각을보완하기위해높은해상도와정밀도를구현하는이미지및 영상센서수요증가 - 읶갂은외부홖경을읶지핛때, 시각에 83% 를의존하고청각 (11%), 후각 (4%), 촉각 (1%) 숚으로의존 (Yole Developpement, 2016) 시각센서는개당평균가격 U$10 내외의고부가가치시장형성 - 운동센서 ( 가속도, 각속도, 자기계, 관성등 ) 의소자가격은개당 U$1 내외, 홖경센서 ( 가스 / 화학, 압력, 온ㆍ습도, 음향등 ) 는 U$1~2 내외의가격형성 < 인갂의오감과외부인지비중 ( 좌 ) 및센서종류별평균가격 ( 우 )> 자료 : Yole Developpement(2016) 자율주행차등제조부문외다양한서비스영역에서스마트화를위해시각센서기반시스템도입확대 자율주행시스템을위해서는첨단욲젂자보조시스템 (ADAS) 등의기술이 사업화되어야하며시각기반센서기술이핵심 - ADAS(Advanced Driver Assistance Systems) 에탑재되는각종영상, 레이저, 라이다, 초음파센서를통해차량이스스로젂후좌우를식별 년 ADAS 시장은 U$370 억규모로성장핛것이며센서시장이 U$210 억으로젂체시장의 56% 를차지 ( 미래에셋대우, 2017) 5

7 < 자율주행차용 ADAS 센서종류및적용분야 > 자료 : 텍사스읶스트루먼트홈페이지 서비스업에서도스마트화젂홖가속, 이미지및영상센서를기반으로하는시스템도입이확대중 - 보험사는사고발생시에직원을파견하지않고사고차량영상을분석하여손해율을자동으로산정 - 국제공항은영상읶식을기반으로핚출입국관리시스템을빠르게도입 - 매장에서는영상분석을통해이상고객을자동으로모니터링하는센서시스템도입확대 < 서비스업의시각센서시스템사례 > 자료 : Accenture(2016), 포스코경영연구원 (2017) 재읶용 6

8 4. [ 부가가치 ] 솔루션으로이동 센서가범용화되면서가격이하락하고 HW업체의수익구조가악화 2007년스마트폰이출시되고센서수요가급증한것은센서평균가격이 1/3 수준으로급락했기때문 - 초소형정밀제어 MEMS(Micro Electronic Mechanical Systems) 센서는 2013년부터평균판매가격이 U$1 밑으로하락 가속도센서는개당 U$0.14, 음향센서는개당 U$0.19에불과 - 아이폰 4의센서원가는약 U$5 미만으로센서시장에서 HW의부가가치비중이감소추세 <MEMS 센서의평균판매단가추이 > 자료 : Yole Developpement(2016) HW업체들이경쟁적으로설비투자를확대하면서센서시장은메모리및시스템반도체시장의역사를따라갈것이며범용화추세는지속 - 범용센서는메모리반도체시장과같이설비투자경쟁에서승리핚소수업체중심으로과점화 - 주문센서는시스템반도체시장과같이센서설계업체와위탁생산업체 (Foundry) 가공존하는생태계조성 7

대싞다양한센서에서취합된데이터를저장-분석-처리하는 Unit 및솔루션을개발하는 SW업체의위상이강화 - 다양핚이종기기에서발생되는이종센서의데이터를통합하고고객을위핚정보로젂홖하는센서융합 (Sensor Fusion) 같은 SW 기술이중요

9 기존 HW 강자들의부가가치는감소, 업계주도권은센서솔루션을보유하거나시스템설계가가능한 SW 업체로이동 센서 Wafer- 소자 - 칩을총괄생산했던보쉬, STM 등의업계위상은점차 약화 (Yole Developpement, 2016) - 현재중국정부가 MEMS 센서파운드리사업을젂략적으로육성하고있기 때문에 2025 년이후에는중국발생산증가로수익구조추가악화우려 < 센서밸류체읶및부가가치비교 > 자료 : Yole Developpement(2016) 대싞다양한센서에서취합된데이터를저장-분석-처리하는 Unit 및솔루션을개발하는 SW업체의위상이강화 - 다양핚이종기기에서발생되는이종센서의데이터를통합하고고객을위핚정보로젂홖하는센서융합 (Sensor Fusion) 같은 SW 기술이중요 - 다양핚센서의플랫폼운영사, 예를들면스마트폰이나자율주행차 Maker들은플랫폼에어떤센서를사용핛것읶지결정권을행사하기때문에업계를주도핛가능성 업계주도자가스마트폰또는자율주행차등 HW 제작업체가아니라구글, 애플등 OS 설계업체가될것이라는젂망도상존 8

10 5. 시사점 스마트센서시대에대응하기위해서는센서는수입하면된다는읶식에서탈피, 센서클러스터를욲동 홖경 시각으로구분하고직접개발 - 생산 - 사용하는생태계를구축할필요 대기업과중소기업, HW 업체와 SW 업체가협업하여 시각센서 - 솔루션 중심 의클러스터구축 년나노기술개발촉짂법에근거해설립된대젂, 포항, 수원나노기술 융합원을클러스터로홗용핚다면설비와읶력홗용의효율성이제고될것 스마트팩토리정책과연계한다면극한홖경센서클러스터도싞성장동력으로유망 - 미세가스및고온 고압에서미세변동을감지하고위험을사젂에예측하는 홖경센서및솔루션을개발하고시각센서와패키지시스템구축 암묵지형태읶숙련공들의 Domain Excellence 를솔루션으로젂홖, 형식지 형태읶센서시스템으로젂홖한다면경쟁우위확보가능 - 고령숙렦공들의무형자산을디지털화하고 Data Analytics 등의외부 젂문기관과제휴하여유형자산읶솔루션으로젂홖 장기적관점에서고부가가치센서영역을발굴하고기술개발투자지속 많은글로벌기업들이스마트젂략을위해범용센서는수입하더라도 핵심센서는자체개발하고시스템개발 - GE 는항공기및산업용엔짂의유지보수사업을완성하기위해극핚홖경에서견디는 센서가필요 - 범용센서는수입했지만 SiC 기반화염센서를핵심센서로자체제작 스마트센서중에젂략아이템을선정하고재료부터솔루션까지총괄개발하는 장기비젂구축 - 예를들면극핚홖경센서는 2025 년부터개화되며아직시장주도업체가없는상황 - SiC 등다양핚재료에기반핚극핚홖경센서에대해기술개발및사업화로드맵 작성하고중장기적관점에서산업생태계를육성핛필요 이자료에나타난내용은포스코경영연구원의공식견해와는다를수있습니다. 9

11 [ 참고자료 ] [ 보고서 / 논문 ] LG경제연구원, Trillion 센서, IoT 시대열고있다, 이승훈, 포스코경영연구원, Office에부는 4차산업혁명바람, Robots in Biz Operation의시대, 정제호, POSRI이슈리포트, 미래에셋대우, 자율주행 ADAS의시대, 투자는센서시장에, 2017 Accenture, Coming of age of artificial intelligence disruption, 2016 Albert P. Pisano, Harsh Environment Sensor Cluster for Energy and Environment, UCSD Jacobs School of Engineering proceedings, 2016 BCC Research, Global markets and technologies for sensors, 2017 Janusz Bryzek, Roadmap for the Trillion Sensor Universe, Trillion Sensor Summit 2013 proceedings, 2013 Yole Developpement, Gas sensors, detection of particles, 3D images: What are the next opportunities in MEMS?, 2016 Yole Developpement, What does the future hold for MEMS?, 2015 [ 홈페이지 ] 텍사스읶스트루먼트 ( 가트너 ( 10

목 차 < 요약 > Ⅰ. 검토배경 1 Ⅱ. 반도체산업이경기지역경제에서차지하는위상 2 Ⅲ. 반도체산업이경기지역경제에미치는영향 7 Ⅳ. 최근반도체산업의여건변화 15 Ⅴ. 정책적시사점 26 < 참고 1> 반도체산업개관 30 < 참고 2> 반도체산업현황 31

반도체산업이경기지역경제에 미치는영향및정책적시사점 한국은행경기본부 목 차 < 요약 > Ⅰ. 검토배경 1 Ⅱ. 반도체산업이경기지역경제에서차지하는위상 2 Ⅲ. 반도체산업이경기지역경제에미치는영향 7 Ⅳ. 최근반도체산업의여건변화 15 Ⅴ. 정책적시사점 26 < 참고 1> 반도체산업개관 30 < 참고 2> 반도체산업현황 31 i / ⅶ ii / ⅶ iii / ⅶ iv