MEMS(미세전자기계시스템) 산업이 성숙한 단계로 진입하고 있다. 모바일 산업의 성장과 소비자 가전에서의 활용이 증가하고 있기 때문이다.

특히 모바일 제품에 채용되는 MEMS 마이크로폰과 벌크 탄성파(BAW)에 대한 수요는 두 자리 수 이상의 성장률을 기록하며 향후 MEMS 산업의 재편을 예고하고 있다.

시장조사기관 IHS의 수석 애널리스트 제레미 보우차드(Jeremie Bouchaud)는 “MEMS 기반의 가속도계와 자이로스코프가 침체기에 접어든 양상을 보이고 있는 반면, MEMS 마이크로폰에 대한 수요는 증가하고 있다”고 전했다. 이어 “MEMS 마이크로폰이 높은 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR)를 요구하는 고객사에게 프리미엄 가격으로 공급되고 있다”고 설명했다. 모바일 기술의 발전과 소비자 요구로 인해 고성능 제품의 채용이 일반화되고 있기 때문이다. 

신호 대 잡음비는 신호 대 잡음 비율을 뜻한다. 마이크로폰의 경우 수치가 클수록 통화 음질이 좋다는 의미다.

성장하는 BAW

올해 MEMS 시장에 대한 보쉬(Bosch)와 텍사스인스트루먼트(이하 TI)의 1, 2위 점유가 확실시되고 있다.

아바고(Avago)의 경우 당초 다섯 번째로 높은 MEMS 관련 매출을 기록할 것으로 예상됐으나 현재 시장점유율 3위가 확실해진 상황이다. 무선주파수(RF) MEMS 소자를 이용한 BAW 필터 부문의 경쟁력 때문이다. 아바고는 RF MEMS 소자를 이용한 BAW 필터 부문에 압도적인 시장 점유율을 차지하고 있다.
BAW 필터는 현재 5세대 이동통신시대를 앞두고 급부상하고 있는 시장이다. 기존 SAW(표면 탄성파) 필터로는 5세대 통신 대역폭을 대응하는 데 한계가 있기 때문이다

BAW는 소형화·집적화 가능성의 특성으로 인해 중요한 의미를 갖는 소자다. 무선이동통신시스템의 소형화·다기능화 추세에 의해 고주파화되면서 기존 유전체 필터 및 SAW 필터로는 작은 크기를 유지하면서 고성능의 특성을 구현하기 어렵게 됐기 때문이다. 

또 RF 부품을 소형화하는 기술은 거의 한계에 이른 상태다. 여기서 BAW가 이점을 얻고 있다. 소형화 및 대량 생산이 가능하고 기판에 대한 제한이 없어 집적화가 가능하다.

MEMS 시장이 성숙한 국면으로 접어들고 있다. 

시장조사기관 IHS는 MEMS에 대한 시장 규모가 2014년 94억 달러에서 2018년 130억 달러(약 14조 8,600억 원)로 성장할 것이라고 분석했다.
MEMS 시장은 빠르게 성장하는 소비자 가전과 모바일 영역과 맞물려 7.6%의 연평균성장률을 나타낼 것으로 예상된다.

한편, IHS는 ST마이크로일렉트로닉스와 HP의 MEMS 시장점유율은 작년과 비교해 하락할 것이라고 밝혔다.

BAW 시장 확보 치열

BAW 필터에 대한 수요가 아이폰6S와 아이폰6S+에 삽입된 마이크로폰에 의해 늘어나고 있다. 핸드폰 부품 공급업체들이 가격은 비싸지만 높은 신호 대 잡음률을 갖춘 마이크로폰을 선호하기 때문이다.

일례로 아이폰4S엔 신호 대 잡음 비율이 59 데시벨(dB)인 두 개의 마이크로폰이 채용된다. 아이폰5 및 5S, 그리고 아이폰6에도 신호 대 잡음 비율이 62 ~ 63 dB인 마이크로폰이 장착된다. 아이폰6S와 아이폰6S+에는 신호 대 잡음 비율이 64 ~ 66 dB인 네 개의 마이크로폰이 채용되는 것으로 알려졌다. 그만큼 통화 품질이 향상됐다는 의미다.

IHS의 수석 애널리스트 제레미 보우차드는 “BAW 필터는 MEMS 산업 중 가장 큰 성장이 기대되는 분야”라고 밝혔다.

업체 간 경쟁이 심한 분야임에 따라 아바고와 트라이퀸트 반도체(TriQuint Semiconductor)사이엔 과거 이와 관련된 소송도 있었다. 문제는 양사의 상호라이센스계약서로부터 촉발된 것이었다. 트라이퀸트는 소송 청구를 위해 막대한 자금을 쏟아 부었다.

이후 트라이퀸트는 RF 마이크로 디바이스(RF Micro Devices)사와의 합병을 통해 BAW 부문에서의 경쟁력을 강화시켰다. 합병된 기업 코보(Qorvo)는 현재 BAW 부문에서 업계 2인자다. 

현재 아바고와 코보의 매출 절반 이상은 중국에서 비롯되는 것으로 알려졌다. 늘어나는 중국 시장의 수요로 인해 향후 매출은 더욱 증대될 것으로 예상된다.

자동차 전장화, 새로운 수요처 

한편, 소비자 가전에서의 관성 센서와 압력 센서의 포화는 오토모티브 시장에 의해 대체되고 있는 것으로 나타났다.

3D 카메라에 채용되는 MEMS 스캐너, 어댑티브 헤드라이트와 자율주행자동차를 위한 MEMS 기반의 라이더 등에서 수요가 늘어나고 있는 것이다. 

제레미 보우차드는 “폭스바겐의 디젤 게이트 사건은 결국 오토모티브 분야 센서의 성장을 야기할 것”이라고 밝혔다. 질소산화물을 감지하는 센서와 배출 가스 환원 장치(EGR)를 위한 압력 센서 등이 성장할 전망이다.