NXP, M&A로 MCU 시장 1위 올라서

르네사스, 인공지능으로 하반기 반격 시작
  • 2017년 06월호
  • 김영학 기자, yhk@elec4.co.kr


2016년, 마이크로컨트롤러(Microcontroller) 시장에 지각 변동이 일어났다. M&A 열풍에 힘입어 네덜란드의 NXP반도체(이하 NXP)가 MCU 업계 1위로 올라선 것이다. 

NXP는 2015년 11월 프리스케일 세미컨덕터(Freescale Semiconductor) 인수로 자동차용 반도체 시장에서 1위로 올라서면서 5G, IoT 분야에서 상당한 시너지 효과를 거두며 경쟁사를 압도해 나갈 것으로 전망되어 왔다. 이러한 전망이 현실로 나타나기 시작하고 있다. 5월 3일 시장조사 기관인 IC 인사이츠(IC Insights)에 따르면, 2016년 NXP는 전체 MCU 시장에서 1위로 올라섰다. 이는 MCU 분야에서 높은 점유율을 보유하고 있던 프리스케일의 인수 효과에 따른 것으로, 이후 NXP는 자동차, 웨어러블 등 IoT MCU 제품군을 확대해 나갔다.

2016년에 네덜란드의 NXP는 2015년 11월에 미국의 프리스케일을 116억 달러에 인수하면서 MCU 매출이 116% 증가해 일본의 르네사스 일렉트로닉스(Renesas Electronics)를 제치고 세계 최대 MCU 공급회사로 올라섰다. 인수 전 프리스케일은 MCU 분야에서 2위를 차지하고 있었으며, 2014년만 하더라도 MCU 판매 부문에서 프리스케일은 르네사스와 10억 달러의 차이를 보였다. 하지만 2015년 르네사스가 두 회사로 분리되면서 2억 1,000만 달러의 판매 실적을 올리는데 그치면서 프리스케일은 르네사스를 따라 잡을 수 있었다.

2015년 르네사스의 MCU 판매 매출은 19% 하락했는데, 이는 환율 약화뿐만 아니라 지속적인 일본 경제의 악화도 요인으로 작용했다. 2016년에 르네사스의 MCU 판매 감소로, 총 MCU 시장 규모의 16%인 25억 달러(전년 대비 4%)가 감소했다. 르네사스는 2011년에 전 세계 MCU 판매량의 33%를 차지한 바 있다. 

한편, NXP는 프리스케일 인수로 2015년 MCU 시장에서 6위를 차지한 데 이어 2016년 29억 1,400만 달러의 매출을 올려 전년 대비 116% 성장하며 19%의 시장 점유율로 1위로 올라섰다. 2015년 NXP의 MCU 판매량의 75%는 스마트카드에 사용되는 8비트 및 16비트 MCU가 차지하고 있었다. 하지만 프리스케일 인수 후, 스마트카드용 MCU는 2016년 NXP의 전체 MCU 판매량에서 4분의 1을 조금 넘어서는 정도의 비중을 보이게 됐다.

이는 프리스케일에서 개발하고 도입한 MCU는 상당한 양의 자동차 시스템을 포함해 광범위한 임베디드 컨트롤 애플리케이션을 타깃으로 하기 때문이다. NXP와 프리스케일은 모두 영국의 ARM으로부터 라이선스를 취득한 Cortex-M CPU 설계 코어를 갖춘 광범위한 32비트 MCU를 개발했다.

 

미국에 본사를 둔 마이크로칩 테크놀로지(Microchip Technology)는 2016년 2분기 34억 달러에 아트멜(Atmel)을 인수함에 따라 매출이 50% 증가한 20억 달러를 기록하면서 MCU 순위가 5위에서 2016년 3위로 올라섰다.

아트멜은 2015년 8억 800만 달러의 매출을 기록하면서 MCU 시장에서 9위를 차지하고 있었다. 아트멜을 인수하기 전 마이크로칩은 ARM CPU 기술을 라이선싱하지 않은 유일한 주요 MCU 공급회사였다. 약 10년간 마이크로칩은 MIPS 테크놀로지스가 개발한 RISC 프로세서 아키텍처(현재 ARM 경쟁사인 이매지내이션 테크놀로지가 소유하고 있음) 기반의 32비트 MCU를 개발해왔다.

아트멜 인수를 완료한 지 6개월 만에 마이크로칩은 MIPS 기반의 PIC32 MCU 제품군과 아트멜의 ARM 기반의 SAM 시리즈를 모두 확장할 예정이라고 밝히면서 “올바른 고객을 위한, 그리고 올바른 애플리케이션을 위한 최고의 솔루션을 제공하기 위해 핵심적인 불가지론자(Agnostic)로 남을 것”이라고 강조했다.

한편 IC 인사이츠에서 발표한 자료에 따르면 삼성전자는 2015년 2위에서 2016년 4위로 2단계 하락했다. 이는 메모리 반도체 시장에서 지속적인 1위의 시장 점유율을 기록하고 있는 것과는 대조적인 양상을 보이고 있다. 삼성전자의 MCU 매출은 18억 6,600만 달러로 2015년 대비 14% 감소했는데, 상위 8개 기업 중 성장률이 두자릿수 이하로 감소한 기업은 삼성전자가 유일했다.

사이프레스(Cypress)는 전년 대비 15% 증가한 6억 2,200만 달러의 매출을 기록해 MCU 순위에서 8위를 차지했다. 사이프레스의 경우는 2015년 3월에 스팬션(Spansion)을 50억 달러에 인수하면서 MCU 시장에서 점유율을 높일 수 있었다. 원래 NOR 플래시 메모리 공급사로 어드밴스드 마이크로 디바이스(Advanced Micro Devices)에서 분사한 스팬션은 비휘발성 스토리지 IC 사업의 확장을 위해 2013년 1억 1,000만 달러에 후지쯔 세미컨덕터의 MCU와 아날로그 비즈니스를 사들였다. 또한 그해 MCU용 ARM 32비트 CPU 코어 라이선스를 취득했다. 사이프레스의 MCU 판매량 증가는 부분적으로는 스팬션의 MCU 비즈니스에 의한 것이었지만, 프로그래머블 SoC(System on Chip)의 성장도 요인으로 작용했다.

 

그림 1. NXP와 프리스케일 기술이 접목된 레이더 시스템 솔루션 〈출처: NXP〉

변화는 계속될 것으로 보인다. 모두가 알다시피 퀄컴이 470억 달러에 NXP를 인수하기로 하면서 반도체 시장의 판도는 또 한번 요동칠 것으로 예상되기 때문이다. 퀄컴이 NXP를 인수하려는 배경은 스마트폰 시장에 집중되어 있던 비즈니스 의존도를 자동차, IoT 등으로 확장하기 위해서다. 퀄컴 입장에서는 NXP 인수로 비용절감 효과는 물론이고 시장 확대에 큰 효과를 거둘 것으로 보이지만, 계속되는 M&A로 업계에서는 기업 수 축소, 후방업계에 미치는 타격 등의 부작용도 예상된다.


전 세계 MCU 2022년 157억 달러

이러한 변화 속에서 전 세계 MCU 시장은 2022년까지 157억 달러에 달할 전망이다. 얼라이드 마켓 리서치(Allied Market Research)에서 2017년 1월 23일에 발표한 ‘마이크로컨트롤러 시장: 글로벌 기회 분석과 산업 전망 2014-2022’에 따르면, MCU 시장은 2015년 86억 달러에서 2022년 157억 달러로 연평균 8.4%씩 성장할 것으로 전망된다. 특히 2015년 아시아·태평양 지역은 전체 시장에서 39% 이상의 점유율을 차지했는데, 이러한 추세는 예측 기간 동안 지속될 것으로 예상되고 있다.

멀티 기능 기기의 수요 증가, 첨단 전자 시스템을 갖춘 고급 승용차의 증가, 터치스크린과 가상현실을 이용한 기기의 발전은 MCU 시장의 성장을 촉진했다. 2015년에는 8비트 MCU가 전체 MCU 시장에서 35% 이상의 시장 점유율을 차지했다. 8비트 MCU는 리모콘, 스위치, 장난감, 온도기와 같은 데이터용 센서 등의 전자 기기에 사용됐다. 하지만 32비트 MCU가 예측 기간 동안 8.6%의 빠른 연평균 성장률(CAGR)을 보일 것으로 전망됨에 따라 고사양의 MCU 판매 증가가 예상되고 있다. 한편 16비트 MCU는 8.5%의 연평균 성장률을 기록할 것으로 전망된다.

애플리케이션별로는 자동차 부문은 2015년에 31% 이상의 매출 점유율을 기록하며 MCU 시장을 장악했다. 보고서는 이를 자동차에 대한 수요 급증과 생활수준 및 소득 증가에 기인한 것이라고 분석했다. 지역별로는 아시아·태평양 지역이 전체 매출에서 39%를 차지했으며, 유럽, 북미, LAMEA(라틴 아메리카, 중동, 아프리카)가 뒤를 이었다. 아시아·태평양 지역은 예측기간 동안 8.6%의 높은 연평균 성장률을 보일 것으로 전망된다.

AMR의 반도체 및 전자 부문 리서치 애널리스트인 코말 샤르마(Komal Sharma)에 따르면, “주로 MCU를 내장한 애플리케이션 수 증가에 의해 세계 MCU 시장이 성장할 것이다. 게다가 인공지능 및 자동화의 증가, 다양한 기술의 발전은 MCU 시장에 엄청난 성장의 기회를 제공할 것”이라고 분석했다.


IoT용 MCU 2024년 6억 4,900만 달러

앞서 언급했듯이 MCU 시장의 성장은 다양한 전자기기의 증가에 기인한다. 미국 보스턴에 위치한 잉크우드 리서치(Inkwood Research)는 3월에 ‘세계 IoT 마이크로컨트롤러 시장 예측 2017-2024’ 보고서를 발표했다. 이 보고서에 따르면 IoT용 MCU 시장 규모는 2017~2024년 사이 연평균 16.06%의 성장률을 보이며 2016년 1억 7,700만 달러에서 2024년 6억 4,900만 달러로 증가할 전망이다. 보고서는 IoT 시장의 증가와 엔드 유저 산업 전반에 걸친 자동화 수요 증가가 IoT용 MCU 시장을 견인한다고 보았다.

소비자용 전자제품과 가전 애플리케이션은 IoT용 MCU 시장을 지배할 것으로 예상되고 있다. 점진적으로 세탁기, 스마트 TV 그리고 다양한 가전에서 IoT를 접목하는 추세가 늘어나고 있으며, 이러한 가전은 다른 가전이나 기기와 연결되고 있다. 소비자 전자제품은 컴퓨터, 노트북, 스마트폰에서 생성된 디지털 데이터 환경과 결합되고 있는 추세를 보이고 있다. 커넥티비티는 기존 기기를 지능형 기기로의 전환에 기여하면서 잠재고객에게 새로운 용도, 애플리케이션, 사례 등을 제공할 것으로 보인다.

소비자용 전자제품은 주로 32비트 MCU가 사용된다. 참고로 이 시장은 IoT용 MCU 시장에서 세 번째로 큰 응용 프로그램 시장에 속한다. 한편, 산업 부문에서의 IoT MCU 적용은 주로 제조공정, 운송, 미디어 및 엔터테인먼트, 제약 및 통신 산업 등을 중심으로 진행되고 있다. 스마트 홈은 IoT용 MCU 시장에서 매우 중요한 부분으로 간주되고 있다. 한편 단일 식별자(Unique Identifier)나 데이터 캐리어(Data Carrier) 제품 프로세스는 스마트 기기를 통해 정보 기술과 결합된 커넥팅 머신(Connecting Machine)에 의해 개체의 전체 수명주기를 모티터링할 수 있는 것뿐만 아니라 최적화도 가능하다. 

MCU 전체 시장과 마찬가지로 32비트 MCU가 IoT 시장을 이끌 것으로 전망된다. 전형적인 8비트 MCU가 10~30 MIPS를, 16비트는 20~40 MIPS를 실행할 수 있다. 하지만 32비트 MCU는 80~100 MIPS 사이에서도 작동할 수 있어 처리 능력과 속도 면에서 엄청난 차이를 보이게 된다. 물론 8비트 MCU는 여전히 IoT MCU 시장에서 두 번째로 큰 시장이다. 보통 IoT에서 8비트 MCU는 내장형 장치로 사용할 수 있는 메모리, 프로세서, 주변장치로 구성된 자체 내장형 시스템에 해당한다. 그리고 오늘날 사용되고 있는 프로그래머블 8비트 MCU는 기계나 컴퓨터 시스템뿐만 아니라 전화, 자동차, 가정용 기기에 내장되어 사용되고 있다.

아시아·태평양 지역의 IoT용 MCU 시장은 2024년까지 엄청난 비중을 차지할 것으로 전망된다. 인도 및 중국 등 신흥 경제 국가에서 최종 소비자 산업은 IoT용 MCU에 신기술 채택의 중요한 추진 요인으로 작용할 것이다. 소비가전은 아시아·태평양 지역의 주요 동력 역할을 할 소비가전은 IoT용 MCU 시장의 성장을 촉진하는 중요한 시장 부문으로 전망된다.

중국과 일본 다음으로 미국과 캐나다는 IoT용 MCU 시장 발전에 기여할 국가로 꼽히고 있다. 최종 소비자 산업 전반에 걸쳐 자동화에 대한 수요 증가와 다양한 최종 사용자 애플리케이션에서의 IoT 시장 범위를 증가시키고 있는 스마트폰의 출현은 위 국가들의 성장을 주도하는 핵심 요소라 할 수 있다. 


르네사스, 인공지능으로 반격 시작하나

자동차를 둘러싼 MCU 이슈는 파워 트레인의 전기화, 클라우드 커넥티드화, 자율주행이라는 3개의 거대 트렌드가 몰려 있다. 이 거대 트렌드의 핵심인 반도체를 둘러싸고 업게 재편 움직임이 가속화됨에 따라 르네사스는 위기감을 느끼지 않을 수 없었다. 특히 지난 3월 인텔이 이미지 인식 기술과 관련한 SoC 전문기업인 이스라엘의 모빌아이(Mobileye)를 154억 달러에 인수했다.

인텔과 모빌아이는 지난 해 6월, BMW와 함께 3사간 사업제휴를 발표하기도 했는데, 대부분의 관련 업계 관계자들은 인수를 예측하지 못했을 정도로 급작스럽고 파격적인 결정이었다는 평가다. 또한 3월에 보쉬(Bosch)는 엔비디아와의 제휴를 발표했는데, 엔비디아는 인공지능 기반의 GPU를 바탕으로 자율주행과 관련한 독자적인 알고리즘을 연구하고 있다. 보쉬 역시 자체 이미지 인식 기술과 자율주행 기술 개발 및 실용화에 열을 올리고 있어 향후 두 회사의 제휴가 어떤 결과로 이어질지에 대해 큰 관심이 쏠리고 있다.

이러한 배경 속에서 그간 자동차용 MCU에서 큰 입지를 구축해온 르네사스는 2년 반만인 2017년 4월 11일 일본에서 개발자 컨퍼런스인 DEVCON을 재개했다. DEVCON을 통해 르네사스는 카메라 기술과 새로운 인공지능 기반의 솔루션을 선보였다.

 

그림 2. 르네사스의 R-Car V3M은 서라운드 뷰 시스템을 위한 BOM(Bill Of Material)을 줄여준다. 〈출처: 르네사스〉

르네사스는 자율주행 시대를 위해 르네사스 오토노미 1탄으로 스마트 카메라용 화상 인식 SoC인 R-Car V3M을 내놓았다. 르네사스 오토노미는 클라우드 접속, 센싱 판단 및 제어, ADAS 및 자동 운전시스템 등의 영역을 커버하게 된다. V3M은 CPU와 GPU를 단독으로 사용하는 것이 아니라 가속기에 의해 카메라 신호처리, 렌즈의 왜곡 보정, 필터링, 인식 처리 장면 분석이라는 이미지 인식에 필요한 5개 항목을 개별적으로 연산하게 된다. 이를 CPU와 연게해 경우에 따라 일부 항목의 연산을 일시적으로 휴지시켜 시스템 소비 전력을 줄일 수도 있다.

또한 ‘e-AI 솔루션’은 인공지능 기반의 딥 러닝 학습 결과를 내장할 수 있는 기술이다. 르네사스는 그간 IoT 기기에 AI 기술을 내장한 ‘e-AI’를 주력 기술 중 하나로 성장시키고 MCU와 MPU에 e-AI를 구현하는 기술 개발에 노력해 왔다.

e-AI 솔루션의 기능은 ▲오픈소스 기계학습/딥 러닝 프레임워크인 Caffe 및 TensorFlow로 학습된 신경망 네트워크 정보를 MCU/MPU 통합 개발 환경에서 설계 가능한 형식으로 변환하는 e-AI 변환기, ▲e-AI 변환기의 출력 결과에서 구현 후보로 선택한 MCU/MPU의 정보에 따라 ROM/RAM 구현 크기와 AI의 추론 실행 처리 시간을 계산하는 e-AI 검사기, ▲임베디드 시스템에 특화된 새로운 AI 프레임워크를 MCU/MPU에 연결하는 e-AI 가져오기 등 3가지로 구성된다. 

그림 3. 르네사스가 개발 한 e-AI 솔루션 〈출처: 르네사스〉

르네사스는 오픈소스 이클립스(Eclips) 기반의 통합 개발환경인 e2-Studio’에 대한 플러그인 기능 한정판을 5월말에 선보이며 6월말부터는 본격적으로 제공할 계획이다. 르네사스는 이 플랫폼을 완성차 및 부품 업체에 무상으로 제공할 계획으로, 향후 시스템 설계와 고급 디자인의 시간 단축 등의 효과를 거둘 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

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