LG전자, 자동차 반도체까지 도전…'이 회사'와 손잡았다

LG전자가 독일 자동차 부품업체 보쉬와 협력해 차량용 반도체 개발에 나선다.

TV와 가전제품에 들어가는 반도체를 직접 설계해온 LG전자가 자동차용 반도체까지 사업 영역을 넓히려는 움직임이다. 개발에 성공하고 실제 고객사까지 확보하면 LG전자와 LG이노텍, LG디스플레이 등 계열사가 보유한 전장사업과 연계해 차량용 반도체 시장 진출을 본격화할 수 있다.

LG전자 베이스 칩에 보스반도체 AI 칩 결합

9일 전자업계에 따르면 LG전자 SoC센터는 산업통상부가 지원하는 칩렛 기반 시스템온칩(SoC) 연구개발 과제에 참여하고 있다. LG전자가 설계한 베이스 칩에 팹리스 스타트업 보스반도체의 인공지능(AI) 칩을 결합해 하나의 통합 반도체를 개발하는 사업이다. 반도체 후공정 전문기업 하나마이크론은 개별 칩의 품질 검증과 패키징을 담당한다.

개발 결과물을 독일 보쉬가 사용하는 방안도 논의되고 있다. 보쉬는 자동차의 제동·조향·동력전달 등 다양한 시스템에 들어가는 부품과 전장 솔루션을 공급하는 글로벌 자동차 부품업체다. 보쉬가 실제 고객사로 확보되면 LG전자는 자체 설계한 반도체를 차량 부품 공급망에 진입시킬 기회를 얻게 된다.

다만 이번 사업은 연구개발 초기 단계다. 칩렛 반도체 개발에 성공하더라도 성능과 품질 검증을 통과하고 실제 차량에 적용할 고객사를 확보해야 사업화가 가능하다. 보쉬와의 협력도 개발 결과와 상용화 조건에 따라 달라질 수 있다.

이번 연구는 여러 기업이 각자 설계한 반도체를 결합한다는 점에서 의미가 있다. LG전자는 전체 시스템을 연결하는 베이스 칩을 담당하고 보스반도체는 AI 연산을 수행하는 칩을 제공한다. 하나마이크론은 이를 하나의 반도체 패키지로 통합하는 역할을 맡는다. 각 기업이 보유한 설계와 후공정 기술을 결합해 차량용 반도체 개발에 필요한 역량을 확보하는 구조다.

레고처럼 칩을 조립하는 칩렛 기술

칩렛은 하나의 큰 반도체에 모든 기능을 집어넣는 대신 기능별로 작은 칩을 만든 뒤 하나의 패키지 안에 통합하는 기술이다. 각각의 칩을 레고 블록처럼 조합하는 방식에 비유할 수 있다.

기존에는 여러 기능을 하나의 반도체에 집적하는 시스템온칩 방식이 널리 활용됐다. 하지만 반도체가 처리해야 할 연산량과 기능이 늘어나면서 모든 기능을 하나의 칩에 넣는 방식은 설계 난도가 높아지고 개발 비용도 커질 수 있다. 칩렛은 기능별로 칩을 나눠 설계한 뒤 필요한 조합으로 통합할 수 있어 개발 유연성을 높이는 대안으로 주목받는다.

각 칩을 개별적으로 설계하고 검증할 수 있다는 점도 장점이다. 기업별로 강점을 가진 기능을 맡으면 모든 기술을 한 회사가 독자적으로 개발해야 하는 부담을 줄일 수 있다. 다만 여러 칩을 연결하는 과정에서 데이터가 원활하게 오가도록 설계해야 하며, 발열과 전력 소비, 칩 사이의 통신 속도, 패키징 신뢰성도 검증해야 한다.

차량용 반도체는 일반적인 전자제품용 반도체보다 높은 수준의 안정성과 내구성이 요구된다. 자동차는 주행 중 온도와 진동 등 다양한 환경에 노출되고, 제어 시스템의 오류가 안전 문제로 이어질 수 있기 때문이다. 따라서 칩렛 기반 반도체를 개발하더라도 실제 차량에 적용하려면 성능뿐 아니라 장기간 사용에 필요한 품질 검증을 거쳐야 한다.

LG전자는 칩렛 기술 확보를 위한 국제 협력에도 참여하고 있다. 2025년 초 유럽 반도체 연구기관 아이멕(IMEC)이 주도하는 자동차용 칩렛 프로그램에 국내 기업 중 유일하게 가입했다. BMW와 보쉬 등 글로벌 자동차 산업 관련 기업도 참여하는 프로그램이다. 이번 연구개발 과제는 LG전자가 확보하려는 칩렛 기술을 실제 차량용 반도체 개발과 연결하는 과정으로 볼 수 있다.

TV·가전 반도체 넘어 자동차용 SoC로

LG전자 SoC센터는 이미 TV와 가전에 들어가는 반도체를 직접 설계하고 있다. TV용 영상 처리와 가전제품의 기능 제어 등에 필요한 반도체 설계 경험을 축적해왔으며, 이를 자동차 분야로 확장하는 방안을 추진하고 있다.

자동차용 반도체는 차량의 전자화와 자율주행 기술 발전으로 중요성이 커지고 있다. 과거 자동차에는 엔진 제어와 각종 장치의 작동을 담당하는 반도체가 주로 사용됐다. 최근에는 첨단운전자보조시스템(ADAS), 자율주행, 차량용 인포테인먼트, 운전자와 차량 사이의 인터페이스 등 다양한 기능이 전자 시스템에 의존하면서 더 높은 연산 성능을 갖춘 반도체의 필요성이 커졌다.

SoC는 중앙처리장치와 메모리, 통신 기능 등 여러 구성 요소를 하나의 칩에 통합한 시스템온칩을 말한다. 차량용 고성능 SoC는 카메라와 레이더 등 센서에서 들어오는 정보를 처리하고 주행 상황을 분석하는 데 활용할 수 있다. 차량 내 여러 전자장치를 통합적으로 제어하는 데도 중요한 역할을 한다.

LG그룹이 보유한 전장사업과의 연계도 사업 확장의 배경이다. LG전자와 LG이노텍, LG디스플레이는 각각 차량용 전자장치와 부품, 디스플레이 등 자동차 산업과 관련한 사업을 운영하고 있다. 차량용 반도체까지 자체 설계할 수 있게 되면 개별 부품을 넘어 시스템 단위의 솔루션을 제공할 여지가 생긴다.

LG전자는 차량용 SoC 분야에서 퀄컴, 엔비디아 등 기존 반도체 기업과도 협력하고 있다. 이번 칩렛 개발은 기존 외부 업체와의 협력을 이어가는 동시에 자체 설계 역량을 확대하려는 시도다. 다만 자체 반도체를 개발한다고 해서 기존 협력 관계를 대체하는 것은 아니며, 실제 적용 제품과 고객사의 요구에 따라 반도체 공급 구조가 달라질 수 있다.

744억달러 시장…인피니언·NXP와 미국·중국 기업 경쟁

차량용 반도체 시장은 규모가 큰 만큼 경쟁도 치열하다. 테크인사이츠가 집계한 시장 자료에 따르면 범용 차량용 반도체 시장은 744억달러, 차량용 마이크로컨트롤러(MCU) 시장은 222억달러 규모다. MCU는 자동차의 각종 장치와 기능을 제어하는 데 사용되는 반도체다.

현재 차량용 반도체 시장에서는 인피니언, NXP반도체, 르네사스, ST마이크로일렉트로닉스 등 유럽과 일본 기업들이 강한 입지를 보유하고 있다. 이들 기업은 자동차 전자장치에 사용되는 제어용 반도체와 전력 반도체, 각종 차량용 칩을 공급해왔다.

고성능 연산이 필요한 자율주행용 반도체 시장에서는 경쟁 구도가 넓어지고 있다. 인텔의 자회사 모빌아이는 운전자보조와 자율주행 분야에서 기술과 제품을 공급해왔으며, 엔비디아와 퀄컴도 차량용 컴퓨팅 플랫폼과 SoC 사업을 확대하고 있다. 중국에서는 화웨이와 호라이즌로보틱스 등이 자율주행 및 차량용 반도체 분야에서 존재감을 키우고 있다.

차량용 고성능 반도체는 센서 데이터를 빠르게 처리하고 주행 상황을 분석해야 하는 만큼 높은 연산 능력이 요구된다. 일부 제품은 첨단 공정을 활용해 생산되며, 차량의 여러 기능을 통합해 처리하는 역할도 수행한다. 테슬라가 삼성전자 파운드리에서 생산하는 AI5 반도체 역시 차량용 고성능 연산과 관련된 사례로 거론된다.

다만 차량용 반도체 시장에 진입하려면 설계 기술만으로는 충분하지 않다. 완성차 업체와 부품사의 요구에 맞는 성능을 확보하고, 장기간 사용에 필요한 신뢰성을 검증하며, 양산 물량과 공급 안정성까지 갖춰야 한다. 실제 차량에 적용된 이후에도 품질 관리와 기술 지원이 이어져야 한다.

국내 반도체 업계에서는 차량용 AI 반도체 시장에서 미국과 중국 기업의 영향력이 커지는 상황에 대응하려면 국내 설계 기업이 기술을 개발하는 데 그치지 않고 실제 제품에 적용할 기회를 확보해야 한다는 의견이 나온다. LG전자의 칩렛 연구개발도 국내 반도체 설계 기업과 후공정 기업, 글로벌 자동차 부품업체가 함께 참여해 기술을 상용화하려는 사례다.