출처: KOTRA

美, 세계 반도체 장비재료 협회장의 시장 전망

- 2009년 장비 매출은 13%, 설비투자는 50% 상승할 듯 -

보고일자 : 2008.7.24.

김민주 실리콘밸리무역관

minju.kim at kotrasv.org

□ 개황

 ○ 전반적인 경기 둔화의 영향으로, 2008년 반도체 공장 설비투자와 장비 투자금액은 마이너스 성장을 기록했음. 하지만 이제 하락 추세를 벗어났다는 분석이 나오고 있으며, 2009년에는 두자릿수 성장세가 기대됨.

 ○ 신규 공장 건설과 생산에 있어서는 특히 메모리보다는 파운드리(Foundry, 설계 데이터를 보여 주고 주문하면 제품으로 제조해 주는 업자 또는 그 제조 형태) 부분에서 본격적인 회복세가 두드러질 것으로 전망됨.

□ 반도체 장비 매출규모의 현황 및 전망

 ○ 세계 반도체 장비재료협회(SEMI)는 2008년 하반기 반도체 장비 전망 프리젠테이션에서 북미 반도체 장비 주문, 출하지수 및 생산업체 투자액 발표 등을 종합해 2008년 반도체 장비 매출이 340억 달러에 이를 것으로 전망했음.

 ○ 반도체 장비 업체들의 매출은 2007년 6월부터 과거의 연평균 이하를 기록했으며, 2008년 설비 투자도 지난해에 비해 17% 하락할 것으로 관측됐음. 그러나, 2008년 신규 설비투자는 2009년 공장 가동률을 높이며, 2008년 3분기부터 설비투자가 증가하기 때문에 2009년에는 반도체 장비 매출이12%가 넘는 상승세를 기록할 것으로 내다봤음.

 ○ 2009년 지역별 반도체 장비 매출액은 동남아시아와 대만이 각각 50%와 80% 성장세를 기록할 것으로 전망되는 반면, 중국과 유럽은 2008년 및 2009년 모두 성장세를 보일 것으로 예상됐음.

 ○ 미국의 경우, 기업들이 해외투자를 늘렸기 때문에 2008년에는 33% 하락세를 보일 것으로 추정되고 있음. 그러나, 2009년 미국 반도체 장비 매출은 2008년에 비해 13% 증가한 386억 달러, 2010년에는 410억 달러에 이를 것으로 전망됐음. 특히, 미국의 반도체 장비 수입금액은 전체 수요의 13.58%에 달하는 11억8480만 달러가 될 것으로 관측됐음.

 ○ 2008년의 주요 바이어로는 삼성과 플래시 얼라이언스·인텔이 지목됐는데, 삼성은 텍사스 오스틴에 300㎜투자를 했으며, 인텔은 아리조나와 뉴멕시코에 설비투자를 함. 2009년에는 렉스칩, TSMC, UMC, Promos와 하이닉스가 설비 투자를 늘릴 것으로 예측됐음.

 ○ 품목별 매출 규모 추정치는 웨이퍼 프로세싱 장비 250억 달러, 테스트 장비 40억 달러, 어셈블리 및 패킹 장비는 24억 달러 순임.

지역별 반도체 장비 매출규모

자료원 : 세계 반도체 장비재료협회 (SEMI)

□ 반도체 공장 설립규모

 ○ 2009년 반도체 공장 건설 계획은 50% 이상의 성장세가 있을 것이라고 예고했음. 공장 설립의 경우, 동남아시아와 한국의 성장세가 주목됨. 특히, 동남아시아는 IM 플래시가 싱가포르에 건설할 60억 달러 규모의 공장 설립의 영향으로 2008년 160%의 성장세를 보일 태세임. 대만이 2008년 및 2009년 모두 비용 면에서 최대의 공장 신설지가 될 것으로 보이며, 중국의 성장세 역시 주목되고 있음.

 ○ 2년 전 메모리 부문 신규 설비 투자가 급증했기 때문에 공급이 안정돼, 2007년 1분기 초부터 메모리 생산업체들은 공장 설비를 증강하지 않았음. 2006년에는 12개 공장이 건설에 들어갔지만, 2007년에는 총 4개 메모리 공장만이 건설을 추진했음.

 ○ 이러한 공장 건설 휴지기과 신규 건설 공장들의 완공 시기가 늦춰진 것은 새로운 생산능력 성장세를 늦췄고 가격 안정세를 불러왔음. 반도체 설비 투자는 경기에 후행하는 성향이 있으므로, 2008년 신규 공장 건설은 2007년의 170억 달러 에서 290억 달러로 늘어날 것으로 전략마케팅협회는 전망하고 있음.

 ○ 2007년에는 메모리 부문의 공장 증설이 주를 이뤘으나, 2008년부터 2009년 초반까지는 파운드리 설비 투자가 늘어날 전망임. 그러나, 신규 공장 설립이 본격화되면서 2009년 내에 메모리 생산 설비 투자액이 다시 파운드리 설비 투자액을 넘어설 것으로 보임.

 ○ 2008년에는 12개의 대용량 공장이 신설될 전망이며, 2009년에는 15~18개 공장이 공사에 착수함. 지역별로는 살펴보면 2008년 신규 건설은 중국과 대만이 선두를 달리고 있고, 2009년에는 대만이 메모리 설비 투자에 힘입어 높은 성장세를 보일 것으로 관측됨.

 ○ 신규 일반규모 공장 건설은 16건이 예정돼 있으며, 2009년에는 14~18개의 공장이 건설될 것으로 보임. 2009년에는 중국에서 8개의 공장이 신설될 것으로 보이며, 유럽과 중동에 3곳이 예정돼 있음. 그러나 2009년에는 대만에 5개, 중국은 3개 공장 설비 투자가 이어질 전망임. 따라서, 반도체 생산 설비 투자는 2008년 3분기에 반등세를 기록해, 2009년부터는 상승세를 보일 것으로 전망됨.

지역별 반도체 공장 설립규모

자료원 : 세계 반도체 장비재료협회 (SEMI)

□ 반도체 생산능력

 ○ 전체 반도체 생산 능력은 2007년 17% 상승세에 이어, 2008년에도 10% 증가할 것으로 예상되고 있으며, 2009년 역시 8~10%의 증가세를 달성할 것으로 보임. 2008년에는 설비투자가 활발하지 않았기 때문에 2009년 생산능력의 가파른 상승세는 기대할 수 없으나, 2009년부터 설비투자가 이어지면 향후 생산 능력 증가할 것으로 기대됨.

 ○ 2008년에는 일본이 세계 생산량의 24%를 차지하고 한국, 대만, 미국이 각 16~17%대의 점유율을 기록할 것으로 보임. 2009년에는 대만의 생산능력이 급증해, 중국과 한국을 제치고 2위로 올라설 것으로 보는 견해도 있음. 특히, 2008년 3분기에는 300㎜ 생산량이 두자릿수의 성장세를 보이면서 생산능력이 200㎜를 넘어설 것으로 관측했음.

□ 반도체 생산 관련 주요 논의

 ○ 미국 퀄컴사의 짐 클리포트 부사장은 세미콘 웨스트 기조연설을 통해 통신과 일반 가전 시장을 위한 기술 개발에 힘쓸 때라며, 무어의 법칙(Moore’s law, 반도체 집적회로의 성능이 24개월마다 2배로 들어난다는 법칙)을 지켜나가기 위한 기술 혁신을 강조했음. 가트너·데이터퀘스트사의 딘 프리먼 조사 부사장도 현재 반도체 시장이 1982년 이후 네 번째로 힘든 시기라며, 무어의 법칙인 지속되기 위해 기술 개발에 힘써야 한다고 동조했음. 이는 반도체 생산 능력을 유지하는 것이 중요하다는 업계의 입장을 시사하는 것임.

 ○ 한편, 무어의 법칙을 계속 현실화하려면 대용량 와이퍼로 전환하는 것이 필요하며, 트랜지스터당 비용이 계속 감소하도록 합리적인 대규모 투자를 감행하기 전에 분석이 필요하다는 의견이 대두됐음.

 ○ 이에 세계 반도체 장비재료협회(SEMI)의 생산성 향상 그룹에서 전문가들이 450㎜ 웨이퍼로의 전환에 대한 논의를 한 결과, 아래와 같은 결론을 발표했음.

 ○ 반도체 사업이 고객 중심의 시장이 돼가고 있으므로, 소비자 시장의 짧은 주기에 맞춰갈 수  있도록 단기에 빨리 제품을 전환할 수 있어야 하며, 그러기 위해서는 작은 공장이 적절함.

 ○ 반도체 장비 관련 조사 연구 투자금액이 줄어들었고, 새로운 공정과 신소재는 나날이 늘어가는 상황에서 긍정적인 이익이 있는 곳에만 투자를 감행해야 함.

 ○ 큰 사이즈의 웨이퍼로의 전환 자체가 비용을 절감시키지는 않음. 인텔은 150㎜에서 200㎜로 전환했을 때 이를 확인했으며, 450㎜로 전환해도 마찬가지일 것으로 보임.

 ○ 마지막으로 300㎜웨이퍼의 전반적인 비용 감소는 공장 자동화 사용 증가, 200㎜노드 개발 종료 등에 기인한 바가 큼. 따라서, 현재는 더 작고 더 빠르고 더 저렴한 제품을 만드는 데 중점을 두는 것이 웨이퍼 전환보다 중요함.

□ 전망 및 시사점

 ○ 2008년 반도체 장비 및 설비투자가 활발하지 않은 데다, 전반적인 세계 경기 둔화세로 반도체 장비 및 설비 업계에 대한 긍정적인 전망은 힘든 상황이었으나, 2009년 이후 장비 및 설비투자가 늘어날 것이라는 전망이 잇달아 나오고 있는 만큼, 기획 단계에 있는 신규 투자가 이뤄질 지역 및 업체를 대상으로 한 세일즈가 필요한 시점임.

 ○ 또한, 2009년 장비 및 설비 투자 증강으로 인해 2010년 생산 과잉으로 매출이 감소할 것이라는 우려도 있으나, 이에 대응해 기존 생산 설비를 반도체 구 모델 및 MEMS(Microelectromechanical Systems의 약어, 미세 기술로 기계 부품·센서·액츄에이터·전자회로를 하나의 실리콘기판 위에 집적화한 장치), PV(Photovoltaic, 광전지) 등으로 전환 사용하는 방식에 대한 논의가 활발함.

 ○ 특히, 기존 설비의 최신 반도체 생산 능력이 약화된 이후에는 자동차나 가전제품·군용 장비 등을 수년씩 제작하거나 기술 개발·교육용으로 운영할 수 있다는 의견도 있는 만큼, 반도체 생산 설비를 리모델링할 수 있는 장비에 대한 관심이 높아질 것으로 보임. 기존 설비 교체, 서플라이 체인 변경, 자동화 방식 변화 등의 다양한 방식으로 노후 생산 설비 및 공장을 재활용 하는 시장이 향후 활성화 될 수 있을 것으로 관측됨.

자료원 : 무역관 SEMICON WEST 참관, 세계 반도체 장비재료협회 회장의 반도체 업계 전망 컨퍼런스 프리젠테이션, 미 퀄컴사 짐 클리포트 부사장의 기조연설, IBIS World Report, Strategic Marketing Association, Semiconductor International 등

반도체 원판위에 박막 입혀 전기적 특성 갖게하는 과정

화학증착 - 절연ㆍ전도성박막 형성'핵심공정'
원자층증착 - 나노 크기 회로선폭 공정 가능케
 
 

사람의 손톱보다 작고 얇은 반도체 칩 내부는 여러 층의 복잡한 구조로 이뤄져 있는데, 이러한 구조를 형성하기 위해서는 반도체 원판(웨이퍼) 위에 여러 종류의 박막을 입히고(증착) 불필요한 부분을 제거하는(식각) 과정을 반복해 처리하는 고도의 기술력을 필요로 합니다.

그 중 반도체 원판(웨이퍼)과 LCD 유리기판 위에 원하는 분자 또는 원자 단위의 물질을 입혀 전기적인 특성을 갖게 하는 일련의 과정을 증착(Depositon)이라고 합니다. 증착공정은 박막을 얼마나 얇고 균일하게 입혔느냐가 반도체와 LCD 품질을 좌우할 정도로 중요한 역할을 하고 있습니다.

증착과정을 통해 형성된 박막은 크게 회로들 간 전기적인 신호를 연결해주는 금속막층과 내부 연결층을 전기적으로 분리하거나 오염원으로부터 차단시켜주는 절연막층으로 구분되는데 이 박막들은 단순한 기계가공으로는 생성이 불가능할 정도로 아주 얇은 막이랍니다.

◇반도체 증착공정의 꽃 `CVD'= 반도체 제조과정의 77%를 차지하는 전공정, 이 가운데 화학증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)공정은 13% 비율을 차지해 핵심공정으로 분류됩니다. CVD공정은 다양한 반응가스를 화학적으로 반응시켜 만들어낸 입자를 웨이퍼 표면에 입혀 절연막ㆍ전도성박막 등을 형성하는 공정입니다.

이와 관련 CVD장비는 흔히 온도ㆍ압력ㆍ가스종류 및 웨이퍼 동시처리량 등의 기준에 따라 분류하곤 합니다. 예를 들면 상압 화학증착(AP CVD)장비와 저압 화학증착(LP CVD) 장비는 압력에 따라서, 플라즈마 화학증착(PE CVD)장비 등은 반응방법에 따라, 유기금속 화학증착(MO CVD)장비 등은 원료가스 성분을 기준으로 구분해 놓은 것입니다.

이처럼 다양한 장비가 있는 이유는 반도체 제조사 및 각 제품별로 회로설계 및 구조가 조금씩 차이가 있고 필요로 하는 막질도 다르기 때문에, 그에 따른 맞춤형 증착장비를 개발해야 하는 공정상의 필요가 있기 때문입니다. 이에 따라 현재 주성엔지니어링ㆍ아이피에스ㆍ국제엘렉트릭ㆍ아토ㆍ유진테크 등 국내 장비업체들이 PE CVD, LP CVD, MO CVD 등 각자 고유영역을 확보하며 시장을 확대해 나가고 있습니다.

◇나노 반도체 시대 선두주자 ALD= CVD공정에서 진화된 기술인 원자층증착(ALD, Atomic Layer Deposition)공정은 말 그대로 원자 두께의 극도로 얇은 박막을 생성해 나노미터(㎚, 10억분의 1미터) 크기의 회로선폭 공정을 가능케 하는 과정입니다.

머리카락 수백만 분의 1 크기의 반도체 회로구조가 전기적 성격을 갖고 그 역할을 수행하기 위해서는 박막이 더욱 얇아지고 균일하게 형성되는 고난이도 기술력을 필요로 하게 됐으며, 현재 ALD장비가 이러한 나노미터 공정 구현을 가능케 하는 증착장비로 평가받고 있습니다.

ALD장비는 기존 미크론미터(㎛, 100만분의 1미터) 공정에 적용되는 CVD장비들이 요철모양(U)의 바닥 및 옆면 등 한계를 드러내기 시작한 나노미터 공정을 중심으로 적용되고 있으며, 향후 90나노 이하 공정에 필수적으로 채택돼야 함에 따라 그 수요가 급속하게 증가되고 있답니다.

특히 전세계 ALD장비 시장에서 주성엔지니어링ㆍ아이피에스 등 국내 기업들이 두각을 보이고 있습니다. 이는 해외업체보다 앞선 기술력을 확보하기 위해 나선 국내 장비업체들의 노력과 전세계 메모리시장을 선도하는 국내 반도체 소자기업들이 ALD공정을 선도적으로 적용하며 경쟁력을 확보했기 때문으로 풀이됩니다.