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반도체 산업은 세계 각 지역의 전문화, 분업화로 성장하면서 국가 경제 성장뿐 아니라 코로나19 이후 디지털 경제의 부상으로 산업적 측면의 중요성도 확대되며 최근 기술 산업 주도권 확보를 위한 주요국의 경쟁이 치열하게 전개되고 있다. 반도체는 우리나라 주력산업 중 가장 큰 비중을 차지하며 생산, 투자, 수출 등 각 부문에서 국내 경제를 이끌어 온 대표적 산업이지만, 높은 메모리반도체 의존도를 가지면서도 반도체 장비의 무역수지 적자가 지속되고 관련 산업 패권 경쟁이 매우 치열하게 진행되는 특징을 가지고 있어, 국내 산업경쟁력 지속을 위해서는 핵심장비 및 소재에 대한 개발 등 기술력 제고가 시급하다.

미래사회에서 양자정보기술은 산업 생태계 전반에서 게임체인저로 작용할 전망이며, 높은 진입 장벽에도 불구하고 미래 성장 잠재력과 산업 파급력이 매우 클 것으로 예상되는 분야이기에 미국, 유럽, 중국을 비롯한 주요국에서 대규모 투자가 진행 중이다. 맥킨지 보고서에 따르면, 양자통신과 양자 센서는 가까운 미래에 상용화 가능성이 크며, 양자컴퓨팅은 양자통신, 양자 센서와 상호 연관성을 가지고 차츰 시장을 형성해 결국 모든 산업에 걸쳐 양자기술이 큰 파급효과를 불러올 것으로 예측했다. 현재 우리나라의 양자 분야 기술 수준은 선도국 대비 매우 미흡한 수준으로 개별 연구가 대학, 연구기관, 기업 등에서 산발적으로 실시되고 있어, 세계의 새로운 조류를 만드는 주도적 지위를 구축할 수 없는 상황이다. 정부는 취약한 국내 양자기술 생태계를 개선하고, 선도국가 추격의 발판을 마련하기 위한 전략을 수립하고 본격적으로 추진하고 있다.

이에, 본원 R&D정보센터에서는 반도체 및 양자 분야의 최신 기술 및 산업 전망을 분석하고 글로벌 시장 선점을 위한 경쟁력 강화에 도움이 되고자, 관련 기관들의 분석 정보자료를 토대로 ｢차세대 반도체･소부장 산업 전망과 양자정보기술 연구개발 동향 분석｣를 발간하였다. 본서 제Ⅰ편에서는 반도체 공급망 변화에 따른 대응 현황, 차세대 반도체 시장 및 기술 분석, 소재･부품･장비 개발 동향을 수록하였으며, 제Ⅱ편에서는 양자기술 부문별 연구개발 및 특허 동향을 수록하였다. 아무쪼록 본서가 학계･연구기관 및 관련 산업 분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다.

제 Ⅰ편 차세대 반도체･소부장 산업 동향

제 1장 반도체 산업 전망과 공급망 분석

1. 반도체 산업 전망과 국내 경제 기여

1) 최근 반도체 경기 흐름과 대내외 여건 변화

(1) 2022년 동향 및 진단

가. 수출은 하반기부터 하락세로 전환

나. 내수는 수출용, 시스템반도체가 증가

다. 생산은 수출 변화에 따라 증가

라. 수입은 제조 공정상 이동과 국내 미생산 제품 등이 증가

(2) 2023년 상반기 동향 및 진단

가. 수출, 글로벌 경기 둔화로 전년동기비 대폭 축소

나. 내수, 가공 제품 수출 부진 영향으로 감소세로 전환

다. 생산, 글로벌 수요 감소와 재고 증가로 축소

라. 수입, 국내 수요 감소 및 가공 단계 웨이퍼 수입도 감소

(3) 2023년 하반기 대내외 여건 변화

가. 대외 여건 변화

나. 국내 여건 변화

2) 국내외 반도체 시장 현황

(1) 글로벌 시장 현황

(2) 국내 시장 현황

3) 2023년 반도체 산업 전망과 국내 영향

(1) 2023년 주요 전방산업 전망

가. 스마트폰

나. 서버

다. PC

(2) 2023년 반도체 산업 전망

가. 메모리반도체

나. 시스템반도체

(3) 2023년 하반기 수출입 전망

가. 수출은 하반기에 호전될 전망

나. 내수는 PC 등 가공 제품 수출 부진으로 감소

다. 생산은 반도체 수출 부진으로 감소

라. 수입은 내수 축소 및 수출 부진으로 감소

(4) 국내 영향

가. 수출 현황

나. 단기 전망

다. 지정학적 위험 

4) 반도체 산업의 국내 경제 기여와 대응전략

(1) 반도체 산업의 국내 경제 기여

가. 생산 측면

나. 투자 측면

다. 수출 측면

라. 고용 측면

마. 성장 측면

(2) 반도체 산업 사이클 전환 시 국내 경제 파급영향

(3) 대응전략

가. 메모리 편중구조 해소

나. 반도체 산업 투자 지원

다. 전문인력 적기 공급

라. 중소 반도체 업체 리쇼어링 지원

2. 반도체 패권경쟁에 따른 주요국 및 국내 기업 대응 현황

1) 미-중 반도체 기술패권 경쟁 현황

(1) 배경

(2) 미-중 기술패권전쟁 변화 양상

2) 해외 주요국 대응 현황

(1) 일본

(2) 대만

(3) EU

3) 반도체 시장 환경 변화와 국내 기업 대응 현황

(1) 대외 환경 변화 영향

가. 미국 반도체 지원법

나. 대중국 반도체 장비 수출 통제

다. 국내 반도체 제조기업 영향

라. 정부 차원의 대응

(2) 시장 변화 영향

(3) 국내 기업 대응

가. 국내 기업의 반도체 감산

나. 시스템 반도체 비중 강화

3. 글로벌 반도체 공급망의 구조적 변화와 한국의 기회/위협 요인

1) 반도체 밸류체인 개요

2) 반도체산업 글로벌 공급망 현황

(1) 분석방법

(2) 중국向 교역 증가

(3) 메모리 중심의 외연 확대

(4) 장비 수입의존도 지속

(5) 일본 중심 소재 수입에서의 다변화

(6) 반도체 산업의 공급망 현황

3) 반도체 산업경쟁력 평가

(1) 무역특화지수(TSI) 평가

(2) 수출경합도지수(ESI) 평가

(3) 반도체기업 매출액

(4) 반도체기업 투자

(5) 반도체 연구개발(R&D) 인력

(6) 반도체 산업경쟁력 평가 종합

4) 글로벌 반도체 공급망 재편에 따른 한국의 기회/위협요인

(1) 강점(Strength) : 세계 최고 수준의 경쟁력

(2) 약점(Weakness) : 장비･소재의 높은 의존도

(3) 기회(Opportunity) : 안정적 공급망 구축, 신규시장 진출

(4) 위협(Threat) : 중국과의 마찰

제 2장 차세대 반도체 시장 및 정책 동향

1. 시스템반도체

1) 시스템반도체 개요

(1) 정의

(2) 기업 유형

(3) 필요성

2) 국내외 시스템반도체 시장 동향

(1) 글로벌 시장 동향 및 전망

(2) 국내 시장 동향 및 전망

3) 국내외 시스템반도체 기업 유형별 동향

(1) 팹리스

가. 정의

나. 글로벌 동향

다. 국내 현황

라. 주요 기업 동향

마. 기술 동향

(2) 파운드리

가. 정의

나. 글로벌 동향

다. 국내 현황

라. 주요 기업 동향

마. 기술 동향

(3) 디자인하우스

가. 정의

나. 글로벌 동향

다. 국내 현황

라. 기술 동향

(4) IP 및 설계도구 공급기업

가. 정의    

나. 글로벌 동향

다. 국내 현황

라. 주요 기업 동향

마. 기술 동향

(5) 종합반도체회사(IDM)

가. 정의

나. 글로벌 동향

다. 국내 동향

라. 주요 기업 동향

4) 국내외 시스템반도체 정책 동향

(1) 해외 주요국 정책 동향    

가. 미국

나. 중국

다. 대만

라. 유럽

마. 일본

(2) 국내 정책 동향

(3) 국내 정부 R&D 투자동향

가. 과제 단위 투자동향

나. 주요 사업 분석

2. AI 반도체

1) AI 반도체 개념과 시장 전망

(1) 개념 및 특징

가. 개념

나. 등장배경 및 특징

(2) AI 반도체 적용 현황

(3) AI 반도체 산업･시장 동향

2) AI 반도체 기술개발 동향

(1) AI 반도체 세대별 기술 현황

가. 1세대 AI 반도체

나. 2세대 AI 반도체

다. 3세대 AI 반도체 기술

(2) AI 반도체 산업 내 주요 기술 분야 이슈

가. 응용･활용

나. 주변기술

다. 설계SW

(3) 국내외 주요 업체 및 기관 동향    

가. 해외 동향

나. 국내 동향

3) 국내외 AI 반도체의 표준화 현황

(1) 국제 표준화 현황

가. IEC TC 47

나. ISO TC 22 SC 32 WG 8(Electrical and electronic components and general system aspects)    

다. JEDEC JC_42 (Solid State Memories)

(2) 국내 표준화 현황

가. TTA 지능형반도체 프로젝트그룹(PG417)

나. 인공지능 반도체 포럼

4) AI 반도체 분야 국가별 기술수준 분석

5) 특허 정보를 활용한 AI 반도체 기술에 대한 심층 분석

(1) 분석대상 기술 분야와 특허분석 지표

가. 세대별로 구분한 분석대상 기술 분야

나. 특허 분석지표

(2) AI 반도체에 대한 산업적 특성

가. 빠른 성장성과 새로운 기회의 창

나. 다수의 공급 업체 존재

다. 정부의 적극적 육성 경쟁

라. 3세대인 뉴로모픽 기술에 대한 관심 증가와 시너지 효과 기대

(3) AI 반도체 특허데이터의 기술적 분석 결과

가. AI 반도체 특허출원 동향

나. 주요국 특허출원 동향

다. 특허데이터의 심층 분석을 통한 기술체제 분석 결과

(4) 결론

6) 국내외 AI 반도체 정책 동향

(1) 해외 정책 동향

가. 미국

나. 중국

다. 대만    

라. 유럽

마. 일본

(2) 국내 정책 동향

3. 전력반도체

1) 전력반도체 정의 및 분류

(1) 정의

(2) 중요성 및 의의

(3) 가치사슬

(4) 분류

가. 용도별 분류

나. 기술 및 구성요소별 분류

2) 국내외 전력반도체 시장 및 기술 동향

(1) 국내외 전력반도체 산업 동향

가. 해외 동향

나. 국내 동향

(2) 국내외 시장 동향 및 전망

가. 세계 시장 동향

나. 국내 시장 동향

(3) 국내외 전력반도체 기술개발 동향

가. 기술개발 이슈

나. 관련 연구개발 추진 사례

다. 국내외 주요 플레이어 동향

3) SiC･GaN 전력반도체 시장 및 기술 동향

(1) SiC･GaN 전력반도체 시장 동향

가. SiC 시장 동향

나. GaN 시장 동향

(2) SiC･GaN 전력반도체 기술 동향

가. SiC 기술 동향

나. GaN 기술 동향

4. 차량용 반도체

1) 섀시제어 차량용 반도체 시장 및 기술 동향

(1) 정의 및 범위

가. 정의

나. 필요성

다. 가치사슬

라. 용도별 분류

(2) 산업･시장 분석

가. 산업 동향

나. 시장 동향 및 전망

(3) 국내외 기술개발 동향 분석

가. 기술개발 이슈

나. 국내외 주요 플레이어 동향

다. 국내 연구개발 기관 및 동향

2) 자율주행 차량용 반도체 시장 및 기술 동향

(1) 정의 및 분류

가. 정의    

나. 필요성

다. 가치사슬

라. 용도별 분류

마. 자율주행을 위한 주요 구성 요소

(2) 국내외 정책적 지원 동향

가. 해외 동향

나. 국내 동향

(3) 국내외 산업･시장 분석

가. 산업 동향

나. 국내외 시장 동향 및 전망

(4) 국내외 기술개발 동향 분석

가. 기술개발 이슈

나. 국내외 주요 플레이어 동향

다. 국내 연구개발 기관 및 동향

제 3장 반도체 소재･부품･장비 기술 동향

1. 반도체 소재･부품･장비 산업 현황 분석

1) 소재･부품･장비 산업 현황

(1) 국내 소재･부품･장비 산업 현황

가. 부품 산업 중심 생산 및 부가가치 성장

나. 압도적으로 높은 부품 산업의 수출 기여

다. 장비 산업 무역수지 적자 지속

(2) 국내외 반도체 소재･부품･장비 시장 현황

2) 시장환경 변화가 국내 반도체 장비산업에 미치는 영향 분석

(1) 반도체 장비산업 특징과 시장 상황

가. 반도체 제조장비 분류    

나. 국내 반도체 장비산업 경쟁력 및 점유 특징

다. 글로벌 반도체 장비 시장 추이

(2) 반도체 장비산업 영향 요소 분석

가. 對중국 수출 환경 변화

나. 투자환경 변화

다. 기술 트렌드 변화

라. 결론 및 대응방안

3) 국내외 반도체 장비 교역 동향

(1) 글로벌 반도체 장비 교역 동향 및 특징

가. 반도체 장비 교역 동향

나. 최근 반도체 장비 교역의 특징

(2) 국내 반도체 장비 교역 동향 및 특징

2. 반도체 소재･부품･장비 시장 및 개발 동향

1) 차세대 고집적 반도체 소재기술

(1) 기술의 개요

가. 기술의 정의 및 분류

나. 기술의 원리

다. 기술의 중요성

(2) 시냅스 반도체와 다진법 반도체의 연구개발 동향

가. 시냅스 반도체 연구 동향

나. 다진법 반도체 연구 동향

(3) 국내외 시장 및 기업 동향

가. 해외 동향

나. 국내 동향

다. 국내외 선도 기업

2) 반도체 첨단 패키징 복합소재기술

(1) 기술의 개요

가. 기술의 정의 및 분류

나. 기술의 원리

다. 기술의 중요성

(2) 연구개발 동향

가. 고열전도성 방열 세라믹 필러 소재

나. 반도체 패키징용 고분자 수지

다. 반도체 패키징용 복합소재

(3) 국내외 시장 및 기업 동향

가. 해외 동향

나. 국내 동향

3) 실리콘 웨이퍼

(1) 정의 및 분류

가. 정의

나. 필요성

다. 용도별 분류

라. 기타분류 방법

(2) 국내외 산업･시장 분석    

가. 산업 동향

나. 국내외 시장 동향 및 전망

(3) 국내외 기술개발 동향

가. 기술개발 이슈

나. 연구개발 동향

다. 국내외 주요 플레이어 동향

4) 반도체 증착 장치 및 부품

(1) 정의 및 분류

가. 정의

나. 중요성

다. 용도별 분류

라. 기타분류 방법

(2) 국내외 산업･시장 분석

가. 산업 동향

나. 국내외 시장 동향 및 전망

(3) 국내외 기술개발 동향

가. 기술 개발 이슈

나. 연구개발 동향

다. 국내외 주요 플레이어 동향

5) 반도체 노광공정 장치

(1) 정의 및 분류

가. 정의

나. 중요성

다. 용도별 분류

라. 기타분류 방법

(2) 국내외 산업･시장 분석    

가. 산업 동향

나. 국내외 시장 동향 및 전망

(3) 국내외 기술개발 동향

가. 기술 개발 이슈

나. 연구개발 동향

다. 국내외 주요 플레이어 동향

6) 반도체 세정 장치 및 부품

(1) 정의 및 분류

가. 정의

나. 중요성

다. 용도별 분류

라. 기타 분류 방법

(2) 국내외 산업･시장 분석

가. 산업 동향

나. 국내외 시장 동향 및 전망

(3) 국내외 기술개발 동향    

가. 기술 개발 이슈

나. 연구개발 동향

다. 국내외 주요 플레이어 동향

7) 반도체 측정/분석/검사 장치 및 부품

(1) 정의 및 분류

가. 정의    

나. 중요성

다. 용도별 분류    

라. 기타분류 방법

(2) 국내외 산업･시장 분석    

가. 산업 동향

나. 국내외 시장 동향 및 전망

(3) 국내외 기술개발 동향

가. 기술 개발 이슈

나. 연구개발 동향

다. 국내외 주요 플레이어 동향

제 Ⅱ편 양자정보기술 정책 및 기술 동향

제 1장 양자기술 시장 및 정책 동향

1. 양자기술 부문별 시장 동향

1) 양자기술 개요

(1) 환경 변화

(2) 양자기술의 정의 및 범위

2) 국내외 양자기술 부문별 시장 동향

(1) 양자통신

가. 국내외 시장 동향

나. 수요산업별 글로벌 양자통신 시장 동향

(2) 양자센서

가. 국내외 시장 동향

나. 부문별 글로벌 양자센서 시장 동향

다. 수요산업별 글로벌 양자센서 시장 동향

(3) 양자컴퓨팅

가. 국내외 시장 동향

나. 부문별 글로벌 양자컴퓨팅 시장 동향

다. 수요산업별 글로벌 양자컴퓨팅 시장 동향

2. 양자기술 정책 및 R&D투자 동향

1) 해외 주요국 양자기술 연구개발 정책 동향

(1) 미국

가. 정책

나. 예산

다. 연구개발

라. 인력양성

마. 기반조성

(2) EU

가. 정책

나. 연구개발

다. 기반조성

(3) 중국

가. 정책    

나. 연구개발

다. 연구기반

(4) 영국

가. 정책

나. 연구개발

(5) 일본

가. 정책

나. 연구개발

다. 인력양성

(6) 기타 국가

가. 캐나다

나. 호주

다. 프랑스

라. 독일

마. 네덜란드

2) 국내 양자기술 정책 및 R&D투자 동향

(1) 국내 정책 동향

(2) 연구개발 동향

(3) R&D투자 동향

가. 주요사업

나. 과제기준

3. 양자기술 표준화 동향

1) 양자기술 표준화 개요

2) 해외 표준화 기구

(1) ITU-T

가. SG13

나. SG17

다. FG-QIT4N

라. SG11

(2) ETSI    

가. QKD ISG(Quantum Key Distribution Industry Specification Group)

(3) ISO/IEC JTC1

가. SC27

나. WG14

(4) IEEE

가. IEEE SA

(5) IETF/IRTF

3) 국내 표준화 기구

(1) TTA

가. TTA 광전송 프로젝트 그룹(PG201)

나. TTA 정보보호 기반 프로젝트 그룹(PG501)

다. TTA 사이버보안 프로젝트 그룹(PG503)

라. TTA 응용 보안/평가인증 프로젝트 그룹(PG504)

제 2장 양자기술 개발 및 특허 동향

1. 양자기술 부문별 개발 동향

1) 양자컴퓨팅 분야

(1) 양자컴퓨팅 정의 및 분류

가. 개념과 특징

나. 탄생 배경

다. 분류    

(2) 양자컴퓨팅 기술 동향

가. 개발 동향

나. 국내외 주요 플레이어 동향

(3) 양자프로세서(QPU) 기술 동향

가. 개요

나. 주요 양자 프로세서(Quantum Processor Unit)

(4) 양자컴퓨팅 개발 플랫폼 현황

가. 양자컴퓨팅 플랫폼 비교 분석

나. 양자컴퓨팅 플랫폼 상에서의 양자인공지능 기술

(5) 양자컴퓨팅 혁신을 위한 나노･소재 기술동향

가. 초전도 큐비트

나. 이온 트랩 큐비트

다. 반도체 양자점 큐비트

라. 점결함 큐비트

마. 위상 큐비트

(6) 양자컴퓨터의 전망

가. 양자컴퓨터가 바꿀 미래

나. 양자컴퓨터의 해결 과제

2) 양자통신 분야

(1) 양자통신 개발 동향

(2) 국내외 주요 플레이어 동향

가. 해외 동향

나. 국내 동향

3) 양자센싱 분야

(1) 양자센싱 개발 동향

(2) 국내외 주요 플레이어 동향

가. 해외 동향

나. 국내 동향

2. 양자기술 부문별 특허 동향

1) 분석 개요

2) 양자컴퓨팅 분야

3) 양자통신 분야    

4) 양자센서 분야

도표/그림 목차