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미국 MIT 연구팀, 대학이 미국의 반도체 입지를 회복하도록 도울 방법에 대한 전략 제시
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미국 MIT 연구팀, 대학이 미국의 반도체 입지를 회복하도록 도울 방법에 대한 전략 제시
  • 교육3.0뉴스
  • 승인 2022.07.21 16:54
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반도체 기술 및 제조에 대한 미국의 강점은 미국 경제 및 국가 안보 이익에 필수적이다. 「마이크로일렉트로닉스에서 미국의 리더십 재 주장」이라는 제목으로 미국 MIT 연구팀은 백서를 발간했다(2022.1.19. MIT 뉴스).

미국 반도체 산업 협회(SIA)는 옥스퍼드 이코노믹스와 협력하여 「치핑 인(기여) : 반도체 산업이 미국 노동력에 미치는 긍정적 영향과 연방 산업 인센티브가 국내 일자리를 늘리는 방법」 이라는 제목으로 미국의 반도체 인력과 국내 칩 생산에 대한 강력한 연방 투자로 인한 경제적 이익을 분석하는 연구에 따르면, 미국 국내 칩 제조에 대한 강력한 연방 인센티브는 Fabs가 건설됨에 따라 매년 평균 200,000개의 미국 일자리를 창출하고 미국 경제에 매년 거의 250억 달러를 추가할 것이다. CHIPS for America Act는 미국 반도체 제조, 혁신을 강화할 것이다(2021.5.19. 반도체 산업 협회)

미국은 가장 중요한 반도체 응용 분야를 위해 향후 몇 년 동안 최대 20개의 국내 팹에 서비스를 제공하기 위해 70,000~90,000개의 일자리를 추가해야 한다고 추정한다. 이 수치를 충족시키기 위해 미국은 인력 인재를 50% 늘려야 한다고 말한다(Eightfold AI 보고서).

아시아 팹(Asian fabs)과 경쟁하기 위해 대학 인프라에 자금을 지원하는 것이 왜 필요한지 설명한다. 마이크로일렉트로닉스(Microelectronics)는 현대 정보 사회를 뒷받침한다. 건강, 통신, 계산, 에너지, 운송 및 기타 많은 인간 노력 분야에서 우리가 목격한 놀라운 진전은 지난 50년 동안 마이크로일렉트로닉스 기술의 혁명적인 발전에서 비롯된 것이다(MIT 연구팀).
홍순철 「서울 중랑교육발전협의회장, 세종로국정포럼 서울 중랑교육발전위원장, 사단법인 좋은교육협의회 회장, 칼럼니스트, 대한교육신문 논설주간, 한국문예작가회 지도위원(수필가·시인 귀연 貴緣), 현(現) 학교법인 송곡학원 이사, (前) 학교법인 송곡학원 이사장, 세계 도덕 재무장(MRA / IC) 서울 총회장, 신현고등학교 교장」
홍순철 「서울 중랑교육발전협의회장, 세종로국정포럼 서울 중랑교육발전위원장, 사단법인 좋은교육협의회 회장, 칼럼니스트, 대한교육신문 논설주간, 한국문예작가회 지도위원(수필가·시인 귀연 貴緣), 현(現) 학교법인 송곡학원 이사, (前) 학교법인 송곡학원 이사장, 세계 도덕 재무장(MRA / IC) 서울 총회장, 신현고등학교 교장」

 ● 미국 MIT(매사추세츠 공과 대학) 연구팀은 「Reasserting U.S. Leadership in Microelectronics (Home - 마이크로일렉트로닉스에서 미국의 리더십 재주장 (mit.edu)이라는 제목으로 대학이 미국이 반도체 초강대국으로서의 입지를 회복하도록 도울 방법에 대한 비전과 접근 방식(전략)을 제시했다고 2022.1.19. MIT 뉴스에서 알렸다. 이 백서는 대학이 국내 반도체 제조 역량 강화에 중요한 역할을 해야 한다고 말했다 「US leadership in microelectronics - Reasserting U.S. Leadership in Microelectronics (mit.edu), 마이크로 일렉트로닉스 |에서 미국의 리더십 재주장 MIT 뉴스 | 매사추세츠 공과 대학, 칩메이킹 101: 대학이 미국이 반도체 지배력을 회복하도록 도울 수 있는 방법 | Engineering.com 」

 이 백서는 미국이 마이크로일렉트로닉스에서 리더십을 재주장하기 위한 야심찬 전체론적 추진의 일환으로 대학의 역할에 대한 국가 비전의 종합에 기여하는 것을 목표로 한다. 미국 대학은 첨단 기술에 대한 국가의 우수성을 지원하고 단일 관점을 제공할 수 있는 생태계에서 독특한 역할을 한다.

 이 논문은 교육 및 인력 개발, 연구, 기술 번역, 신생 기업, 지적재산권, 학술 인프라 및 지역 네트워크 효율성을 살핀다.

 글로벌 반도체 부족은 헤드라인을 잡았고 냉장고에서 SUV에 이르기까지 모든 종류의 소비재의 가격을 상승시키는 일련의 생산 병목 현상을 일으켰다. 칩 부족은 반도체가 일상생활의 여러 측면에서 중요한 역할을 하는 것을 예리하게 완화했다. 그러나 전염병으로 인한 부족이 자리 잡기 몇 년 전에 미국은 이미 성장하는 칩 위기에 직면해 있었다. 

 마이크로일렉트로닉스 혁신 및 제조에서의 오랜 지배력은 강화된 국제 경쟁에 직면하여 지난 수십 년 동안 침식되어 왔다. 이제 마이크로일렉트로닉스에서 미국의 리더십을 재주장하는 것은 경제적 이유뿐만 아니라 국가 안보의 문제로도 산업과 정부 모두에게 우선순위가 되었다.

 새로운 백서에서 MIT 연구팀은 반도체 초강대국으로서의 입지를 재주장하기 위한 국가의 전략은 신기술을 개척하고 고도로 숙련된 인력을 양성할 수 있는 독특한 위치에 있는 대학을 많이 포함해야 한다고 주장한다. 이들의 보고서인 「마이크로일렉트로닉스에서 미국의 리더십 재 주장」은 대학이 반도체 연구 및 제조에서 세계적인 우위를 회복하기 위한 국가 노력에서 주도적인 역할을 할 수 있는 방법에 대한 일련의 권장 사항을 제시한다.

 “마이크로일렉트로닉스 제조에서 리더십을 회복하려는 이러한 국가적 탐구에서 대학이 중요한 역할을 해야 한다는 것이 분명했다. 우리는 대학이 이 중요한 노력에 가장 잘 기여할 방법에 대해 처음부터 생각하고 싶었다.”라고 MIT의 전기 및 컴퓨터공학부(MIT EECS)의 교수이자 백서의 주요 저자인 헤수스 A. 델 알라모(Jesús A. del Alamo)는 말한다. “우리의 목표는 이러한 국가 프로그램이 구축될 때 미국 대학이 가져올 수 있는 엄청난 자원과 재능을 활용하여 균형 잡힌 방식으로 구축된다는 것이다.”

 이 백서는 지난 12개월 동안 경제 헤드라인을 지배한 공급 망 부족의 한가운데서 출판되었다. 특히 반도체 공급 위기라는 한 가지 부족은 전 세계 기업들에게 엄청난 골칫거리로 이어졌다 「Engineering.com 인터넷 자료)

 미국은 대만, 중국, 한국을 포함한 아시아 국가들에 의존하여 스마트 폰에서 자동차에 이르기까지 모든 것에 들어가는 대부분의 칩을 생산하게 되었다. 이 국가들은 반도체 회사들이 팹으로 알려진 제조 공장을 해외에 건설하도록 유도하기 위해 최선을 다했다. 

 미국 과학자들의 반도체 기술 발명은 1950년대에 실리콘 밸리의 탄생으로 이어졌으며, 이는 미국이 반도체 연구 및 제조에서 지배적인 힘이 되는 데 도움이 되었지만, 그 지배력은 수십 년 동안 침체(沈滯)되어 왔다. 

 NVIDIA와 Apple과 같은 미국 기업들은 자체 칩을 설계하고 대만 반도체 제조 회사(TSMC)와 같은 아시아 회사와 계약을 맺어 생산한다. 그러나 항상 그런 것은 아니었다. 1970년대에는 거의 모든 마이크로칩이 미국에서 설계, 테스트 및 제조되었다. 미국 「반도체 산업 협회 | SIA | 반도체 산업의 소리 (semiconductors.org)」에 따르면 오늘날 세계 마이크로칩 시장의 미국 점유율은 1990년 37%에서 12%로 떨어졌다. 이러한 국내 쇠퇴의 원동력 중 하나는 지난 몇 년 동안 한국, 대만 및 중국과 같은 대규모 인프라 투자가 이루어졌다는 것이다. 이러한 투자는 국내 마이크로 칩 회사를 부양하고 심지어 일부 미국 기업이 해외에 제조 시설을 개방하도록 유도했다고 델 알라모는 설명한다.

 팹이라고도 알려진 칩 제조 공장은 100억 달러에 달할 수 있으므로 기업들은 새로운 시설을 짓기로 할 때 큰 경제적 베팅을 한다. 정부가 세금 혜택, 저렴한 토지 및 심지어 철저한 보조금의 형태로 제공할 수 있는 경제적 인센티브는 팹을 어디에 배치할 것인지에 대한 회사의 결정에 중요한 역할을 한다.

 반도체 산업 협회의 2020년 보고서 「Government-Incentives-and-US-Competitiveness-in-Semiconductor-Manufacturing-Sep-2020.pdf (semiconductors.org)」 에 따르면, 경제적 인센티브를 고려할 때 제조업체는 미국 대 아시아에서 마이크로 칩을 생산할 때 30%의 비용 불이익에 직면하게 된다. 현재 미국에는 약 102,000명의 반도체 및 회로 제조 직원이 있다. 새로운 칩 공장에는 각각 수천 명의 근로자가 필요하다. 삼성은 최근 텍사스주 테일러에 170억 달러 규모의 칩 공장을 2024년에 개장하여 2,000개의 첨단 기술 일자리를 창출할 계획을 발표했다 「Samsung to open another chip plant in Texas, valued at $17B | Fierce Electronics.」. 

  반도체 산업의 경제적 기여는 제품이 설계되고 제조되는 제조 시설(팹)이다.

 칩 팹(Chip fabs)을 미국으로 다시 가져 오는 것은 칩 제조 공장을 짓는 복잡성과 비용 때문에 힘든 싸움이다. 인텔, TSMC, 삼성 및 기타 글로벌 기업들은 모두 향후 몇 년 안에 미국에서 칩 팹을 계획하고 있다. 이러한 첨단 기술 공장과 장비에 수십억 달러가 소요될 것이지만, 기업이 필요한 일자리(숙련된 근로자, 인력 인재)를 어떻게 채울 것인지에 대한 의문은 여전히 남아 있다. 

 반도체 산업 협회(SIA, The Semiconductor Industry Association)는 옥스포드 이코노믹스(Oxford Economics)와 협력하여 미국의 반도체 인력과 국내 칩 생산에 대한 강력한 연방 투자로 인한 경제적 이익을 분석하는 연구인  「치핑 인 : 반도체 산업이 미국 노동력에 미치는 긍정적 영향과 연방 산업 인센티브가 국내 일자리를 늘리는 방법, Chipping In: The Positive Impact of the Semiconductor Industry on the American Workforce and How Federal Industry Incentives Will Increase Domestic Jobs,」을   2021년 5월 19일 발표했다. 

 이 보고서에 따르면 미국 반도체 산업이 미국 경제에 필수적이며 미국 GDP에 크게 기여하고 일자리를 자극하며 근로자에게 소득을 지불하는 것으로 나타났다.

△ 미국의 노동력과 어떻게 연방 산업 인센티브가 증가할까. 「SIA-Webinar-May-2021-hg-fy.pdf (semiconductors.org)」에서 따옴.
△ 미국의 노동력과 어떻게 연방 산업 인센티브가 증가할까. 「SIA-Webinar-May-2021-hg-fy.pdf (semiconductors.org)」에서 따옴.

반도체 산업은 49개 주에서 고임금 R & D, 설계 및 제조 일자리에 277,000명 이상의 근로자를 직접 고용하고 1.6백만 개의 추가 미국 일자리를 지원한다. 이 연구는 또한 국내 반도체 제조를 장려하기 위한 500억 달러의 연방 투자 프로그램이 연간 평균 185,000개의 임시 미국 일자리를 창출하고 2021~2026년에 새로운 반도체 제조 시설 또는 팹이 건설됨에 따라 미국 경제에 24.6억 달러를 추가할 것으로 예상한다 「 [SIA / 옥스포드 경제학 연구 다운로드]」.

 이러한 프로그램의 지속적인 긍정적인 영향은  42,000개의 직접 반도체 산업 일자리를 포함하여 2026년 이후 미국 경제에 280,000개의 영구 일자리를 추가하는 것이며, 

이것은 미국 반도체 산업 고용을 319,000명으로 늘리고 총 일자리는 2.13에 2027 백만에 영향을 미칠 것이라고 말한다 「SIA-Impact_May2021-FINAL-May-19-2021_2.pdf (semiconductors.org), [DOWNLOAD THE SIA/OXFORD ECONOMICS STUDY], SIA-Impact_May2021-FINAL-May-19-2021_2.pdf (semiconductors.org) , [SIA / 옥스포드 경제학 연구 다운로드], 국내 칩 제조에 대한 강력한 연방 인센티브는 Fabs가 건설됨에 따라 매년 평균 200,000 개의 미국 일자리를 창출하고 미국 경제에 매년 거의 250 억 달러를 추가 할 것입니다 - 반도체 산업 협회 (semiconductors.org)」 .

 Qorvo의  CEO이며 SIA 이사회 의장인 밥 브루게 워스(Bob Bruggeworth)는 "미국의 일자리는 반도체를 기반으로 구축되며, 우리 업계의 노동자들은 현재와 미래의 기술에서 미국 경제, 국가 안보 및 글로벌 리더십에 중요한 혁신을 주도하고 있다."라고 말하고  "워싱턴의 지도자들은 국내 제조 인센티브 및 연구 이니셔티브에 과감하게 투자함으로써 미국의 경제 성장과 일자리 창출을 촉진할 수 있을 뿐만 아니라 미국의 칩 공급망을 강화할 수 있다."고 말한다.

 미국의 기술 인재 관리 소프트웨어 공급 업체인 새로운 Eightfold AI 「https://eightfold.ai/」의 보고서에 따르면. 미국은 가장 중요한 반도체 응용 분야를 위해 향후 몇 년 동안 최대 20개의 국내 팹에 서비스를 제공하기 위해 70,000~90,000개의 일자리를 추가해야한다고 추정한다. 이 수치를 충족시키기 위해 미국은 인력 인재를 50% 늘려야한다고 말한다.  「How_the_US_Can_Reshore_the_Semiconductor_Industry.pdf (eightfold.ai)., Chip fabs are coming to the U.S., but will there be enough skilled workers? | Fierce Electronics, 미국이 어떻게 반도체 산업을 재창조할 수 있을까? How_the_US_Can_Reshore_the_Semiconductor_Industry.pdf (eightfold.ai)」. 

 2020년 의회는 국내 반도체 연구 프로젝트, 설계 및 제조 능력 증대에 520억 달러를 제공하기 위해 CHIPS for America Act 「H.R.7178 - 116th Congress (2019-2020): CHIPS for America Act | Congress.gov | Library of Congress, CHIPS for America Act는 미국 반도체 제조, 혁신을 강화할 것입니다 - 반도체 산업 협회 (semiconductors.org)」를 2020년 6월 10일 도입해서 미국 반도체 제조, 혁신을 강화한다. 이를 통해 국내 반도체 연구, 설계 및 제조를 위한 연방 투자에 520억 달러를 제공하는 법안을 통해 그 격차를 줄이기 위해 노력하고 있다. 2021년 의회는 또한 반도체 제조 시설 및 반도체 제조 부동산에 대한 새로운 투자 세금 공제를 허용할 FABS Act「S.2107 - 117th Congress (2021-2022): FABS Act | Congress.gov | Library of Congress」이라는 법안을, 2021년 1월 의회는 미국을 위한 반도체 생산에 도움이 되는 인센티브 창출( CHIPS ) 법안을 통과시켰다「미국을위한 칩 법 : 왜 그것이 필요하고 무엇을| 전략 및 국제 연구 센터 (csis.org)」.

 MIT 연구팀은 경제적 인센티브 자체만으로는 충분하지 않다고 생각한다. 백서에서 그들은 수천 명의 새로운 근로자를 양성하고 컴퓨터 과학 및 소프트웨어 개발에 중점을 둔 기술 현장에 신선한 인재를 투입하기 위해 대학이 필요하다고 주장한다.

 연구진이 제시한 주장은 미국 대학이 혁신과 연구의 중심이 되어야 하며 창업 인큐베이터로 두 배가 되어야 한다는 믿음에 중점을 둔다. 이것은 중동의 석유에 대한 의존도가 낮아지는 것과 같은 다른 이니셔티브와 마찬가지로 미국 경제에 상당한 이익을 가져다줄 뿐만 아니라 장기적인 고용 보장을 갖춘 중요한 산업에서 수익성 있는 경력을 쌓을 수 있도록 학생들을 세울 것이다. 

 반도체 설계 및 연구는 트렌디한 새로운 소프트웨어 회사에서 일하는 재능이 없지만, 미국 경제의 효과적인 기능을 위해서는 매우 중요하다.

 "우리는 이미 반도체 산업을 위해 모든 수준에서 충분한 엔지니어를 생산하지 못하는 상황에 부닥쳐 있으며 주요 확장에 관해 이야기하고 있다. 그래서, 그것은 단지 합산되지 않는다.“ "우리가 이 주요 확장을 위한 인력을 제공하려면, 우리는 더 많은 학생을 참여시켜야 한다. 단기적으로 이 업계에 더 많은 졸업생을 제공 할 수 있는 유일한 방법은 과거에 참여하지 않은 기존 프로그램과 매력적인 기관을 확장하는 것이다.”

 미국의 대학은 국가의 경제 의제를 발전시키기 위한 국가 자원이자 파이프라인이다. 차세대 엔지니어와 기업가에게는 국내 토양에서 칩 생산의 부활의 리더가 되기 위해 필요한 자원, 시설, 네트워킹 기회 및 교육 지침이 제공되어야 한다. 고등 교육 시스템의 모든 수준은 이 분야에 유망한 학생들을 조종하고 국가가 직면한 가장 시급한 과제 중 하나를 해결하는 데 도움이 될 잠재력을 발휘하는 데 종사해야 한다. 기회와 필요성이 있지만, 학생들은 나서서 해결책의 일부가 되기 위해 필요한 모든 것을 제공해야 한다.

  인력 증대는 필수이다. 컴퓨터월드는 2022년 7월 5일, 「기술 인재 부족으로 인해 미국의 칩 제조 인력 재배치가 느려진다.」라며  인텔, 삼성, TSMC 등 주요 반도체 제조업체들이 미국에 새로운 컴퓨터 칩 개발 및 제조 공장 등 새로운 제조 시설을 건설하여 수만 개의 새로운 일자리를 창출할 계획임에도 불구하고 사용할 수 있는 기술 인력의 부족은 노력을 방해할 위험이 있다고 보도 한다. 이는 "인재 경쟁이 치열할 수 있다는 하다는 반증이다 「기술 인재 부족으로 인해 미국 |에서 칩 제조의 리쇼어링이 느려집니다. 컴퓨터월드 (computerworld.com)」.

 반도체 제조 분야의 리더십을 재 주장하려면 수천 명의 새로운 고도로 숙련된 근로자가 필요하며 대학은 업계의 인력 중 상당 부분을 기여한다. 이 인력의 규모와 다양성을 확장하는 것이 중요 할 것이지만 교육 기관은 더 많은 학생이 컴퓨터 과학과 같은 분야에서 “하드 테크”를 포기함에 따라 힘든 싸움에 직면 해 있다. 더 많은 학생들을 유치하려면 흥미진진한 실습 과정, 영감을 주는 연구 경험, 잘 만들어진 인턴십 및 업계 멘토의 지원뿐만 아니라 모든 수준의 펠로우십이 필요하다.

 대학은 또한 기초 연구에 기여하는 데 중요한 역사적 역할을 수행했으며, 국가는 새로운 혁신을 창출하기 위해 학술 실험실에 의존해야 할 것이다. 그러나 많은 대학들은 노후화된 인프라를 가지고 있으며, 이미 구식이 아니라면 노후화에 빠르게 접근하고 있다. 백서의 저자들은 미국이 대학 인프라에 투자해야 한다고 주장한다. - 자본 장비와 그것을 운영하고 연구 및 교육 활동을 지원하기 위해 사람들 모두. 연구 시설의 주요 업그레이드는 대학이 산업 및 최첨단 도구와 관련성을 유지하는 데 필수적이다. 2018년에 개장한 214,000평방피트, 4억 달러 규모의 MIT.nano 시설 「A big new home for the ultrasmall | MIT News | Massachusetts Institute of Technology」은  최첨단 공유 시설이 반도체 산업을 발전시키기 위한 연구 및 교육 프로그램뿐만 아니라 산업 관련 도구를 호스팅할 수 있는 방법의 한 예라고 델 알라모는 말한다.

 "앞으로 십 년 후에 우리가 의지하게 될 기술은 오늘날의 기술처럼 보이지 않을 것이다. 학문적 혁신은 현재의 기술 로드맵을 혼란에 빠뜨리고 현재 상상된 시스템의 성능을 뛰어넘을 수밖에 없다. 오늘날의 산업과 학계 간의 강력한 연계를 유지하면 우리의 최선의 아이디어가 현재 산업을 향상하고 새로운 기술 벤처를 시작할 수 있다."

신생 기업(Startups)은 또한 혁신에 중요한 역할을 하며, 대학은 오랫동안 기업 활동의 온상이었다. 이를 계속하기 위해 저자들은 대학이 프로토 타이핑  시설(prototyping facilities), 국립 연구소 및 상업 파운드리(commercial foundry)와의 강력한 파트너십이 필요하다고 주장하여 진취적인 연구자가 미래의 세계적 수준의 기업이 될 기술 신생 기업으로 혁신을 돌릴 수 있도록 도와준다.

스타트업은 혁신에서도 중요한 역할을 하며, 대학은 오랫동안 기업가 활동의 온상이었습니다.

 MIT가 관리하는 매사추세츠 주 렉싱턴에 위치한 연방 기금 연구 기관인 링컨 연구소 「Homepage | MIT Lincoln Laboratory」와의 협력은 그렇지 않으면 불가능할 마이크로칩(microchip) 혁신을 가능하게 했다고 델 알라모는 말한다.

 대학의 잠재력을 최대한 활용하려면 대학 및 커뮤니티 칼리지를 포함한 다양한 유형의 기관이 함께 협력하여 업계와의 파트너십을 포함하는 공동 연구 및 교육 프로그램을 만들 수 있는 지역 네트워크를 육성하는 전략이 필요하다.

 MIT는 35년 이상 연구 및 교육 활동을 안내하고 학생과 교수진을 멘토링하며 재정 지원을 제공하는 「마이크로시스템 산업 그룹 「Microsystems Industrial Group | Microsystems Technology Laboratories (mit.edu)」의 혜택을 누리고 있다. 업계와 긴밀히 협력하면 교수진이 흥미롭지만, 관련성이 높은 문제를 이해하고 이해하여 연구에서 해결해야 하는 데 도움이 된다. 이러한 종류의 교차 절단 파트너십은 미래에 더욱 중요해질 것이라고 델 알라모는 말한다.

 MIT는 마이크로일렉트로닉스에서 미국의 리더십을 재주장하는 데 중요한 역할을 한다. MIT 연구팀이 희망하듯, 대한민국 교육부가 지난 2022년 7월 19일 내놓은 ‘반도체 관련 인재 양성방안’이 성공적인 성과를 이루기를 바라는 마음에서 이 자료 제공의 의미를 담아본다.


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