IoT 시대가 개막하고 스마트 디바이스가 증가함에 따라 MEMS 시장이 빠르게 성장하고 있다. 자동차, 가전기기, 웨어러블 등 미래 MEMS 센서가 활용될 영역이 주목받고 있지만 ?현재까지 MEMS 센서 산업의 승자와 패자를 결정짓는 당락은 핸드폰 산업인 것으로 나타났다.
MEMS 산업이 격변의 바람을 마주하고 있다. 조짐은 작년부터 나타났다. 실리콘 기반의 MEMS 센서 시장이 111억 달러 규모를 돌파했다. 스마트폰과 태블릿 산업이 불을 지폈다.
MEMS(멤스, 미세전자기계시스템)는 반도체 제조공정을 응용해 마이크로미터(㎛) 크기의 초미세 기계부품과 전자회로를 동시에 집적하는 기술이다. 스마트폰을 넘어 IoT, 웨어러블 기기 확대 추세에 힘입어 대폭 성장이 예상되는 분야로 2020년까지 200억 달러(약 23조 8,000억 원) 이상의 시장 규모를 형성할 것으로 예상된다.  
컨슈머 애플리케이션 통해 급부상
프랑스의 시장조사기관 욜디벨롭먼트(Yole Developpement)는 가스·화학 센서와 같은 새로운 MEMS 디바이스가 급부상할 것으로 전망했다.
현재 가스·화학 센서는 기존 반도체 기술력에 의존하고 있지만 MEMS 기반으로 제작하게 되면 크기가 절반으로 줄고 가격의 대폭 감소가 가능해진다. 여기에 웨어러블 기기와 스마트폰 등 컨슈머 애플리케이션이 기폭제 역할을 할 것으로 예상된다. 아이폰4부터 가상현실과 다양한 게임 구현을 위해 MEMS 자이로칩이 채용되는 등 보이지 않는 변화가 이어지고 있다.
MEMS 마이크로 미러(Micro mirror) 역시 중요한 성장 동력이다. 프린팅과 패터닝, 레이저 미세 기계 가공, 리소그래피, 홀로그램 저장장치, 광선요법(Light therapy), 3D 계측학(3D Metrology) 등 다양한 영역에 활용될 것으로 기대를 모으고 있다.


 
 
거물로 성장한 보쉬
MEMS 업계의 거물로 등장한 1인자는 독일의 전자기기 회사로 알려진 보쉬(Bosch)다. 작년 매출이 16.6% 상승해 MEMS 판매 수익 11억 6,700만 달러를 달성했다. 2013년 MEMS 관련 매출은 10억 100만 달러였다. 애플(Apple)의 아이폰6와 아이폰6+에 압력 센서(Pressure sensor)를 단독으로 공급하게 됨에 따라 업계 영향력이 급부상했다.
독일 로이틀링겐(Reutlingen)의 웨이퍼 팹에서 MEMS 센서를 생산하는 보쉬는 작년에만 13억 개 이상의 MEMS 센서를 생산했다. 최근엔 하루 400만 개 이상의 센서 물량을 소화하고 있는 것으로 알려졌다.
MEMS 성장, 애플 입김 거세
애플이 MEMS 산업에서 승자와 패자의 당락을 결정짓고 있다. 거대한 애플 생태계 때문이다.
ST마이크로일렉트로닉스(이하 ST)는 2013년 가속도계를 애플에 공급하지 못하게 된 데 이어 작년 역시 자이로스코프를 애플에 공급하지 못함에 따라 매출에 타격을 입었다. 삼성의 갤럭시S5에 콤보 모션 센서(Combo motion sensor) 공급도 좌절됐지만 다행히 갤럭시S5에 압력 센서를 공급해 충격을 완화했다.
하지만 여전히 ST는 컨슈머와 모바일 애플리케이션 영역에서 MEMS 산업을 주도하고 있다. 두 분야에 15% 이상을 점유하고 있으며, 올해 MEMS 시장의 재기를 노리고 있다.
한편, 작년 ST의 MEMS 마이크로폰 출하량은 2013년 대비 2.5배 늘어난 것으로 조사됐다.
인벤센스와 프리스케일
인벤센스(InvenSense) 역시 MEMS 업계에서 주목해야할 기업이다. 작년 상위 10개 기업 가운데 가장 높은 성장률(↑34%)로 도약해 매출 3억 3,200만 달러를 기록했다. 보쉬와 같은 맥락으로 애플의 아이폰6와 아이폰6+에 6축 모션 콤보 센서를 공급한 것이 주원인이다. 
인벤센스는 광학식 손떨림보정(OIS)을 위한 카메라 모듈에 채용되는 자이로스코프에 경쟁력을 가지고 있다. 이를 활용해 시장을 공략한다는 계획이다. 
최근 NXP에 인수된 프리스케일의 행보 역시 두각을 나타내는 중이다. 작년 MEMS 매출이 6% 증가해 2억 7,100만 달러를 기록했다. 오토모티브 산업이 중요한 동력으로 작용했다.
이외에도 NXP와 프리스케일, 양사가 개발하는 MEMS 기반의 센서 간엔 중첩이 없으며, NXP가 지난 10년 동안 RF MEMS 스위치, MEMS 타이밍 등 다양한 MEMS 기반 제품들을 연구개발해 온 사실도 미래 성장 동력에 큰 잠재력으로 평가받고 있다. 
현재 NXP는 오토모티브 영역에서 지자계 센서 공급의 리더로 평가받고 있다. 향후 자동차 섀시와 안전 애플리케이션 영역에서 센서를 활용해 강력한 입지를 구축할 것으로 예상된다.
 


 
TI, 주도권 되찾아
텍사스인스트루먼트(이하 TI)는 MEMS 시장에서 DLP(디지털광신호처리, Digital Light Processing business)를 통해 작년 8억 500만 달러의 매출을 거둬들였다(2013년 7억 900만 달러).
TI의 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD)를 사용한 DLP 비즈니스 프로젝터 때문이다. 프로젝션 디스플레이 시장에서 엡손(Epson)의 LCD 기술을 누르고 점유율을 되찾았다.
TI의 DLP 사업은 2010년부터 2013년까지 엡손의 non-MEMS 기반 LCD 기술 프로젝터와 저가격을 내세운 LCD 플랫 패널 업체들에 의해 난항을 겪은 바 있다. 
아바고(Avago)와 트라이퀸트(TriQuint) 역시 작년 MEMS 기반의 BAW(벌크 탄성파) 필터 부문에서 각각 6%, 15%씩 성장한 것으로 조사됐다. BAW 필터는 현재 5세대 이동통신시대를 앞두고 급부상하고 있는 시장이다. 기존 SAW(표면탄성파) 필터로는 5세대 통신 대역폭을 대응하는 데 한계가 있기 때문이다.
변화하는 시장
MEMS 산업에서 공룡이 될 가능성이 가장 높은 업체는 단연 보쉬다. 오토모티브와 컨슈머라는 이중 산업 영역에서 성공적인 가도를 달리고 있다. 생산 인프라와 R&D 인프라 모두를 갖추고 있다. 
ST, TI, 놀스(Knowles), 덴소(Denso), 파나소닉(Panasonic) 역시 선두 기업으로 자리매김할 것으로 추측된다. 코보(Qorvo)와 인피니언(Infineon) 역시 성장 가능성이 높은 기업이다. 
한편, 욜 디벨롭먼트는 ▲ 다중 MEMS 제품 라인으로의 확장 ▲ 디바이스 제조업체가 성공적인 MEMS 비즈니스에 의해 시스템 제조업체로 도약하는 것 ▲ MEMS 제품을 시장에 출시하는 것을 관련 산업에서 극복해야 할 ‘세 가지 어려움’으로 분류했다.  
또 300 mm 웨이퍼 시설에서의 MEMS 제조가 조만간 ‘뜨거운 감자’가 될 것으로 내다봤다. 300 mm 제조로의 이행은 전체 MEMS 서플라이 체인에 막대한 영향을 끼치게 될 것이란 해석이다.
소프트웨어 역시 최종 MEMS 센서의 핵심 영역으로 자리 잡게 됨에 따라 인수합병이라는 불길에 연료를 공급하게 될 것으로 추측된다.


 
스마트폰·웨어러블,그리고 압력센서
자동차의 전장화도 MEMS 산업 성장에 한 몫하고 있다. 점점 더 많은 자동차들이 MEMS 센서를 감각기관으로 사용하게 됨에 따라 더욱 많은 수요가 예상된다. 최근 생산되는 자동차 한 대엔 50개 이상의 MEMS 센서가 사용되는 것으로 알려졌다. 차량 안에 채용되는 모션 센서(Motion sensor)의 비용 역시 대폭 감소하며 성숙한 산업으로의 이행을 준비하고 있다.
이외에 욜디벨롭먼트는 피처폰 및 저사양 핸드폰에서 가속도계와 지자계 센서 콤보의 채택이 증가할 것으로 예상했으며, 스마트폰과 태블릿, 웨어러블에 사용될 압력센서가 2020년까지 5억 8,000만 달러 규모의 시장을 형성할 것으로 전망했다.
IoT와 웨어러블이 신(新)성장동력으로 자리매김할 것이 분명해지면서 다양한 글로벌 기업이 MEMS 시장 잠식을 위해 열을 올리고 있다. 이와 대조적으로 우리나라의 경우 MEMS 센서 제조가 전무한 실정이다.
작년 말, 인천 송도에 위치한 국내 유일한 MEMS 전용 팹인 지멤스팹이 가동을 중단했기 때문이다. 누적된 적자와 고객사 확보 문제, 국내 인프라 부족이 원인이었다. 작년 지멤스의 매출은 4억 원, 영업 손실은 132억 원인 것으로 조사됐다.