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코로나19 사태와 우-러 전쟁 등 국제정세의 혼란으로 자동차 업계는 극심한 반도체 수급난을 겪어야 했다. 현대차 일부 모델의 경우 2022년말 기준 최장 30개월이 소요되었던 출고대기 기간이 2023년 상반기를 지나며 수개월로 단축되는 등 반도체 대란은 다소 완화되었으나, 현재와 같은 공급구조 하에서는 언제든 재발할 수 있어 근본적인 대안이 요구되고 있다.

자동차 산업의 패러다임이 내연기관차에서 배터리 기반 미래차로 전환됨에 따라 전장부품의 중요도와 비중이 확대되고 있다. 이번 반도체 부족사태 역시 단순 공급부족이 아닌 수요의 급증이 수반되어 더욱 극단적인 불균형이 야기된 것으로, 한국자동차연구원에 따르면 내연기관차에 사용되는 반도체 수는 200~300개에 불과한 반면, 레벨3 수준 자율주행차는 2,000개 이상의 반도체를 필요로 한다.

이와 같은 수요 증대는 향후 더욱 가속화 될 전망으로, EU는 2024년까지 모든 신차에 ADAS 장착을 의무화 하는 자동차 일반 안전규정을 적용했다. 이에 유럽 도로를 달리는 모든 차량에는 △ 지능형 속도 보조장치 △ 카메라 또는 센서가 있는 후진 보조장치 △ 운전자 졸음 및 운전자 상태 경고 시스템 △ 사고기록장치(EDR) △ 비상 제동 등의 기능을 의무적으로 탑재해야 한다.

차량용 반도체는 자동차의 센서, 엔진, 제어장치 및 구동장치 등 핵심 부품에 사용되어 ADAS와 같은 시스템을 구성하는데, 사용자의 안전과 직결되기 때문에 산업용 반도체나 컴퓨터 및 스마트폰 반도체보다 높은 수준의 안정성과 내구성이 요구되어 진입장벽이 높은 분야에 해당한다. 즉, 수요가 빠르게 확대됨에도 후발기업의 참여를 통한 생산량 확대를 기대하기 어렵다.

현재 글로벌 자동차 시장은 공급망 재편과 더불어 헤게모니를 차지하기 위한 패권경쟁이 격화되는 시점으로, 자동차 및 자동차 부품을 핵심 수출품목으로 두고 있는 국내의 경우 현명한 전략적 대응이 그 어느 때보다 중요하다. 

국내 주요 기업들은 이미 2010년대에 전장사업을 차세대 먹거리로 지목하고 적극적으로 뛰어들어 투자해왔다. 어려운 시장환경 속에서 우리 기업들이 오랜 노력의 결실을 맺고 시장을 주도하는 플레이어로 성장하기 위해서는 국가차원의 정책적·외교적 지원이 함께 이루어져야 할 것이다.

이에, 당사는 미래차 시대 핵심 전장 부품으로 부상하고 있는 차량용 반도체, 센서 기술 및 시장 동향과 글로벌 주요 기업별 사업 전략 등을 종합적으로 정리 분석하여 본서를 출간하게 되었으며, 특히 국내외 차량용 반도체, 센서 시장과 주요국 정책 및 기술개발 동향 등을 통하여 시장의 변화를 예측하고, 경쟁전략 수립에 유용한 참고자료가 될 수 있도록 하는데 중점을 두었다. 모쪼록, 본 보고서가 차량용 반도체, 센서 산업뿐만 아니라 관련 분야에 종사하는 분들의 업무에 미력하나마 도움이 되기를 바랍니다.

Ⅰ. 미래차 및 차량용 반도체 산업 동향

1. 미래차 및 전장 부품 산업 동향

  1-1. 국내·외 미래차 산업 동향

    1) 자동차 산업 트렌드와 대응 전략

      (1) 2023년 자동차 산업 현황과 전망

      (2) 미래차의 의미와 부상 배경

      (3) 미래차 시장 참여자별 대응 동향

    2) 국내·외 친환경차 산업 동향

      (1) 전기차의 정의와 산업 구조

      (2) 수소차의 정의와 산업 구조

      (3) 글로벌 친환경차 시장 동향 및 전망

    3) 국내·외 자율주행차 산업 동향

      (1) 자율주행의 구조와 기능

      (2) 자율주행차 산업 개요

      (3) 자율주행차 분야 주요 기술 현황

      (4) 자율주행 구현을 위한 커넥티드 기술 동향

  1-2. 미래차 시대 전장 부품 산업 동향

    1) 자동차 전장 부품 산업 개요

      (1) 자동차 부품 산업 동향 및 패러다임 전환 배경

      (2) 차량 전동화와 부품 기술 동향

    2) 주요 전장 부품별 산업 동향

      (1) MCU

      (2) 카메라모듈 

      (3) 전력반도체 

      (4) 디스플레이

2. 국내·외 반도체 산업 동향과 주요 이슈

  2-1. 시스템 반도체 및 AI 반도체 산업 동향

    1) 시스템 반도체 산업 동향 및 경쟁력 확보 방안

      (1) 시스템 반도체 정의와 분류

      (2) 시스템 반도체 산업 구조 및 시장 동향

      (3) 국내 반도체 산업 경쟁력 확보 방안

    2) AI 반도체 기술 및 표준화 동향

      (1) AI 반도체 개념과 발전

      (2) AI 반도체 기술 발전 동향

      (3) AI 반도체 표준화 현황

  2-2. 국내·외 주요국 반도체 산업 동향

    1) 글로벌 주요국 반도체 산업 동향

      (1) 미국

      (2) 중국

      (3) 대만

      (4) 일본

    2) 국내 반도체 산업 동향

      (1) 반도체 산업과 국내 경제

      (2) 글로벌 반도체 공급망 내 역할과 대응 전략

      (3) 반도체 분야 국내 정책 동향

      (4) 국내 반도체 산업경쟁력 평가

  2-3. 반도체 분야 공급망 분쟁 동향과 대응 전략

    1) 글로벌 반도체 공급망 재편 동향 및 산업 생태계 현황

      (1) 반도체 공급망 재편 분쟁 심화

      (2) 미국의 팹4 제안 배경과 의미

    2) 반도체 공급망 재편 주요국 대응 전략

      (1) 미국

      (2) 중국

      (3) 대만

      (4) 일본

      (5) 유럽

3. 차량용 반도체 기술 및 시장 동향

  3-1. 차량용 반도체 기술 동향

    1) 자동차의 스마트화와 차량용 반도체의 부상

      (1) 자율주행의 발전과 차량용 시스템 반도체 적용 확대

      (2) 미래차 구현을 위한 AI플랫폼 및 AI반도체 기술

    2) 차량용 반도체 개념과 기술 동향

      (1) 차량용 반도체 정의와 분류

      (2) 차량용 컨트롤러 부품의 구성 및 동향

      (3) 차량용 반도체 분야 주요기업 기술 개발 동향

      (4) 국내 차량용 반도체 기술경쟁력 강화 방안

    3) 소프트웨어중심자동차(SDV)와 차량용 반도체

      (1) SDV의 개념과 E/E 아키텍처의 변화

      (2) HW-SW 디커플링과 Supply Chain 변화

      (3) 차량용 반도체와 시스템 소프트웨어의 역할

    4) 차량용 반도체 기능안전 기술 동향

      (1) 차량용 반도체에 ISO 26262 적용 가이드

      (2) 차량용 지능형 반도체의 하드웨어 엘리먼트 평가

  3-2. 차량용 반도체 시장 전망 및 경쟁력 제고 방안

    1) 차량용 반도체 시장 동향 및 전망

      (1) 차량용 반도체 수요 증대와 수급 현황

      (2) 차량용 반도체 시장 동향

      (3) 자율주행차 반도체 시장 동향

      (4) 모빌리티 산업 트렌드와 차량용 반도체 시장 전망

    2) 국내 차량용 반도체 산업경쟁력 현황 및 과제

      (1) 국내 차량용 반도체 산업 경쟁력 현황

      (2) 국내 차량용 반도체 산업 경쟁력 강화를 위한 과제

    3) 국내·외 차량용 반도체 분야 주요기업 동향

      (1) Tesla

      (2) NVIDIA

      (3) Mobileye

      (4) Qualcomm

      (5) Infineon Technologies

      (6) NXP Semiconductors

      (7) Renesas Electronics Corporation 일본

      (8) Texas Instruments

      (9) STMicroelectronics

      (10) Onsemi

      (11) Continental

      (12) Denso

      (13) Foxconn

      (14) 텔레칩스

      (15) 넥스트칩

      (16) LX세미콘

      (17) 에이디테크놀로지

      (18) 픽셀플러스

      (19) 보스반도체

Ⅱ. 스마트센서 및 차량용 센서 산업 동향

1. 스마트센서 기술 및 주요국 산업 동향

  1-1. 스마트센서 개요 및 구성요소별 기술 동향

    1) 스마트센서 산업 개요

      (1) 스마트센서 산업 밸류체인과 동향

      (2) 스마트센서 기술 개요

      (3) 스마트센서 시장 및 주요기업 현황

    2) 스마트센서 요소별 기술 동향

      (1) 주요국 스마트센서 기술 트렌드

      (2) 스마트센서 소자 기술 동향

      (3) 스마트센서 알고리즘 기술 동향

      (4) 스마트센서 모듈화 기술 동향

      (5) 스마트센서 플랫폼 기술 동향

  1-2. 국가별·분야별 스마트센서 시장 및 정책 동향

    1) 주요국 스마트센서 시장 동향

      (1) 글로벌 사물인터넷 센서 시장 동향

      (2) 미국 스마트센서 시장 동향

      (3) 중국 스마트센서 시장 동향

      (4) 일본 스마트센서 시장 동향

    2) 국내·외 스마트센서 정책 동향

      (1) 미국

      (2) 일본

      (3) 독일

      (4) 중국

      (5) 국내

2. 차량용 센서 기술 및 시장 동향

  2-1. 차량용 센서 기술 및 응용 현황

    1) 차량용 센서 개요 및 기술 이슈

      (1) 차량용 센서 분류 및 활용

      (2) 차량용 센서 분야 MEMS 기술 응용 확대

      (3) 자율주행 기술 발전과 센서 보안 위협 증대

      (4) 자율주행차 센서 융합기술 특허 동향

    2) 차량 기능 및 장치별 센서 응용

      (1) 연소·배출제어장치

      (2) 조향·현가장치

      (3) 탑승객 안전장치

  2-2. ADAS(Advanced Driver Assistance System) 센서 기술 동향

    1) ADAS 시스템 및 센서 개요

      (1) ADAS 개념과 분류

      (2) ADAS 구현을 위한 주요 센서와 기술 동향

      (3) ADAS 특허출원 동향

      (4) ADAS 센서 산업 동향

      (5) ADAS 센서 시장 규모 전망

    2) ADAS 주요 기능 및 센서 기술

      (1) 통합섀시제어시스템

      (2) 차선이탈경보시스템

      (3) 추돌경보시스템

      (4) 운전자모니터링시스템

      (5) 스마트 크루즈 컨트롤

      (6) 주차보조시스템

  2-3. 자율주행 센서 기술 동향

    1) 자율주행 및 자율주행 센서 기술 개요

      (1) 자율주행 알고리즘 개요

      (2) 자율주행 센서 융합

      (3) 자율주행 센서 분야 기술 이슈

    2) 차량용 카메라를 위한 이미지센서 기술

      (1) 자율주행용 카메라 기술 개요

      (2) 이미지센서 기술 개요

      (3) 고해상도 이미지 센서 핵심 기술 및 기술개발 동향

      (4) 3차원 이미지 센서 구현 기술

    3) 차량용 레이다(Radar) 기술 동향

      (1) 자율주행용 레이다(Radar) 기술 개요

      (2) 차량 및 모빌리티 분야 레이다(Radar) 기술 현황

      (3) 레이다(Radar) 분야 AI 기술 적용 동향

    4) 자율주행을 위한 라이다(LiDAR) 기술 동향

      (1) 자율주행용 라이다(LiDAR) 기술 개요

      (2) 자율주행차 객체 인식 기술 현황

      (3) LiDAR 센서 기술 및 특허 동향

  2-4. 차량용 센서 시장 및 주요기업 동향

    1) 주요국 차량용 센서 시장 동향

      (1) 글로벌 차량용 센서 시장 개요

      (2) 자율주행 및 ADAS 센서 시장

      (3) 차량용 카메라 시장 동향

      (4) 미국 ADAS 센서 시장 동향

      (5) 중국 차량용 RADAR 및 LiDAR 시장 동향

    2) 국내·외 차량용 센서 분야 기업 동향

      (1) Bosch

      (2) DENSO

      (3) Continental AG

      (4) Magna

      (5) ZF

      (6) Hella

      (7) SONY

      (8) Valeo

      (9) Robosense

      (10) Luminar

      (11) Innoviz

      (12) Cepton

      (13) Ouster(Velodyne)

      (14) Hesai Technology

      (15) Aptiv

      (16) 현대모비스

      (17) HL만도

      (18) LG이노텍

      (19) 카네비모빌리티

      (20) 스마트레이다시스템

Ⅲ. 차량용 반도체 및 센서 기술 동향과 개발전략

1. 차량용 반도체 및 센서 기술 특허동향과 기술개발 로드맵

  1-1. 차량용 반도체 및 센서 기술 특허동향

    1) 차량용 인포테인먼트(IVI) 시스템반도체 특허 동향

      (1) 연도별 출원동향

      (2) 국가별 내·외국인 출원현황

      (3) 주요 출원인 분석

    2) 무선 충전 IC 및 모듈 특허 동향

      (1) 연도별 출원동향

      (2) 국가별 내·외국인 출원현황

      (3) 주요 출원인 분석

    3) 섀시제어 차량용 반도체 특허 동향

      (1) 연도별 출원동향

      (2) 국가별 내·외국인 출원현황

      (3) 주요 출원인 분석

    4) 자율주행차 첨단 운전자 보조 시스템용 반도체 특허 동향

      (1) 연도별 출원동향

      (2) 국가별 내·외국인 출원현황

      (3) 주요 출원인 분석

    5) 고해상도 차량충돌 방지 레이더 특허 동향

      (1) 연도별 출원동향

      (2) 국가별 내·외국인 출원현황

      (3) 주요 출원인 분석

    6) 자율주행차용 카메라·라이다 센서 융합 특허 동향

      (1) 국적별 출원 동향

      (2) 주요 다출원인

      (3) 출원인 유형

  1-2. 차량용 반도체 및 센서 기술개발 로드맵

    1) 자동차용 인포테인먼트(In-Vehicle Infotainment, IVI) 시스템반도체

      (1) 핵심 요소기술

      (2) 기술개발 로드맵

      (3) 핵심 요소기술 연구목표

    2) 무선 충전 IC 및 모듈

      (1) 핵심 요소기술

      (2) 기술개발 로드맵

      (3) 핵심 요소기술 연구목표

    3) 섀시제어 차량용 반도체

      (1) 핵심 요소기술

      (2) 기술개발 로드맵

      (3) 핵심 요소기술 연구목표

    4) 자율주행차 첨단 운전자 보조 시스템용 반도체

      (1) 핵심 요소기술

      (2) 기술개발 로드맵

      (3) 핵심 요소기술 연구목표

    5) 고해상도 차량충돌 방지 레이더

      (1) 핵심 요소기술

      (2) 기술개발 로드맵

      (3) 핵심 요소기술 연구목표

2. 차량용 반도체 및 센서 기술개발 연구테마

  2-1. 차량용 반도체(2023년 신규 및 계속 과제)

    1) 첨단 모빌리티 구동시스템의 고장진단 및 예지를 위한 SoC 기술개발

    2) 차량용 터치·포스·햅틱 통합 인터페이스 반도체

    3) 인공지능 기반 전고체 배터리 대응 배터리 제어 반도체

    4) 차량용 시트 통합 제어 반도체

    5) 인휠 모터 구동 SoC 및 무인운반 모빌리티용 인휠모터 실증 기술개발

    6) (총괄) Sc-AIN 소재 기반 핵심부품 기술개발

    7) (1세부) E-GMP 배터리팩 SoC/SoH 검출 및 고장 진단용 Sc-AlN 소재 및 음향

       센서 기술 개발

    8) (2세부) 초음파 센서 기반 자동차 배터리팩 내부 상태 감지 모듈 개발

    9) (3세부) 자동차 고장 진단용 압전 MEMS 마이크로폰 및 센서 모듈 개발

    10) (총괄·세부1) 자율주행 레벨4급의 기능안전성 자율주행 인공지능 컴퓨팅 모듈 개발

    11) (세부2) 자율주행 레벨4급의 기능안전성 인공지능 반도체 개발

    12) 배터리 셀의 개별 제어가 가능한 True-Wireless BMS 칩셋 개발

    13) 차량용 대용량 데이터 전송을 위한 고속 장거리 인터페이스 IP 및 반도체 개발

    14) (총괄) 수요기반형 고신뢰성 자동차반도체 핵심기술개발

    15) (1세부) 국제표준기반 전기차 PnC를 위한 결함수집대응형 MCU 기술개발

    16) (2세부) 커넥티드카를 위한 IMFAS용 네트워크 MCU 기술개발

    17) (3세부) 전기수소차를 위한 수소누출감지 MCU 기술개발

    18) (4세부) 공조시스템 고장예지 제어용 잔여 수명예측 MCU 기술개발

  2-2. 차량용 센서(2023년 신규 및 계속 과제)

    1) 4-D 이미지 레이다용 단일칩 레이다 센서 개발

    2) 고해상도 MEMS형 4D FMCW 라이다 센서 부품 개발

    3) 수소자동차 수소 공급 압력 측정용 디지털 반도체 융합 센서 모듈 기술 개발

    4) (총괄) 자율주행 Seamless 제어권을 위한 운전자 상태판단 기술 및 통합관리 시스템 개발

    5) (1세부) 운전자 신체적·인지적 상태 판단 이종 센서융합 모듈 및 통합시스템 개발

    6) (2세부) 운전자 맞춤형 Seamless 자율주행 제어권 통합관리 시스템 기술 개발

    7) (총괄) 주행안전성 향상을 위한 도로표시용 신소재 및 차량용 융합센싱 시스템 개발

    8) (1세부) 주행 안전성과 인지성능 향상을 위한 고휘도 노면표시용 소재 및 적용 기술

    9) (2세부) 야간·악천후시 전방인식성능 향상을 위한 멀티센서, 센서 연동형 지능형 

       전조등 시스템 개발

    10) 자동차 안전성 향상을 위한 복합센서 내장형 스마트 타이어 기술개발

    11) 자율주행차량용 센싱 카메라 광축 정렬 장비 개발

    12) 전기차 배터리 모듈용 유연 센싱케이블 대면적 라미네이팅 제조시스템 개발

    13) (총괄) 초고난도 자율주행모빌리티 인지예측센서 기술개발

    14) (1세부) 재질 및 속성인식이 가능한 3D 의미추론 카메라 모듈 기술개발

    15) (2세부) 4D 센싱기능을 갖는 주파수변조방식 라이다 모듈 기술개발

    16) (3세부) 비가시영역 위협객체검출이 가능한 다각도 편광구조 카메라 기술개발

    17) (4세부) 메타구조 기반 차량용 3D 초음파센서 기술개발

3. 반도체 초격차 R&D 전략과 반도체 미래기술 로드맵

  3-1. 반도체 미래기술 로드맵 개요

    1) 수립 배경

    2) 현황 분석

      (1) 기술 동향

      (2) 산업 동향

      (3) 정책/R&D 동향

    3) 45개 핵심기술 로드맵 수립

  3-2. 반도체 초격차 R&D 전략 비전·목표 및 세부 추진전략

    1) 비전·목표 및 세부 추진전략

    2) 세부 과제별 추진전략

      (1) 미래 유망 소자 연구를 통한 기술 선점

      (2) 유망 분야 설계 기술 확보를 통한 신시장 개척·선점

      (3) 선도공정 기술 개발을 통한 파운드리 경쟁력 강화

    3) 향후 계획