세계 반도체 장비 산업 현황
IT/digital world
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2006/10/02 10:18
http://blog.naver.com/polydalai/30009309147
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반도체 장비 산업은 반도체 칩 제조 산업에 있어 중요한 부분을 차지하고 있는데, 반도체 칩 제조업체들은 매출액의 약 20 % 정도를 반도체 장비 구입에 쓰고 있다. 반도체 장비 산업은 예전에는 반도체 칩 산업에 있어서 별로 중요하지 않은 부문으로 인식되었지만 반도체 산업이 발전함에 따라 장비 산업의 중요성이 점점 높아지고 있으며 예전에는 칩 제조 업체가 주도하였던 많은 기술 개발들이 장비 업체가 주도하게 되는 일이 점차로 늘어나고 있다. 우리 나라의 경우 반도체 칩 제조 산업에 있어서는 세계에서 중요한 위치를 차지하고 있지만, 반도체 장비 산업은 상대적으로 매우 낙후된 상황이며, 국내 반도체 칩 제조 산업에 쓰이는 대부문의 반도체 장비들을 미국이나 일본, 유럽 업체들로부터 수입하고 있는 형편이다. 이번 기사에서는 세계 반도체 장비 산업의 전반, 주요 반도체 장비 업체, 반도체 장비 업체의 생존 전략, 그리고 한국의 반도체 장비 산업 현황에 대해 언급하고자 한다. 1.세계 반도체 장비 산업의 전반 세 계 반도체 장비 산업은 2002년 230억 불 정도의 시장을 형성하고 있으며, 크게 전공정 부문과 후공정 부문으로 나눌 수 있다. 전공정 부문은 실리콘 웨이퍼를 가공하여 한 웨이퍼 위에 많은 소자와 배선들을 만드는 과정이며 후공정 부문은 이러한 웨이퍼를 자르고 조립하여 개개의 칩을 만들고 이러한 칩들의 성능을 시험하는 부문이다. 전공정 부문은 장비 산업 부문의 82% 정도를 차지하고 있고 후공정 부문은 18% 정도를 차지하고 있다. 이러한 장비 산업들은 세부적으로 20-25 가지 정도로 구분할 수 있는데, 이번 기사에서는 상대적으로 큰 비중을 차지하고 있는 전공정 11 가지 부문과 후공정 2가지 부문에 대해서만 소개하고자 한다. 아래에 언급하는 처음 11가지 부문은 전공정이고 마지막 2가지 부문은 후공정에 해당한다. 1.1. 이온 주입 공정 (2.8 %) (괄혼 안의 퍼센티지는 전체 장비 시장에서 차지하는 대략적인 비중을 나타낸다.) 이 온 주입 공정은 반도체 트랜지스터를 제작할 때 불순물을 주입하는 공정이다. 대표적인 장비 업체로는 엑셀리스 (Axcelis) (37 %), 베리안 (Varian) (31 %), 어플라이드 머티리얼즈 (Applied Materials) (25 %) 등이 있다 (괄호 안의 퍼센티지는 시장 점유률). 1.2. 화학적 증착 공정 (11.2 %) 화학적 증착 공정은 반도체 공정 전반에 걸쳐서 여러 번 이용되는 박막 제조 공정이며 상대적으로 장비 시장에서 차지하는 비중도 크다. 대표적인 장비 업체로는 어플라이드 머티리얼즈 (52%), 노벨러스 (Novellus) (24%), 도쿄 일렉트론 (Tokyo electron) (10%) 등이 있다. 1.3. 물리적 증착 공정 (3.8 %) 물리적 증착 공정은 반도체 공정 전반에 걸쳐서 이용되고 있는 박막 제조 공정이며, 대표적인 업체로는 어플라이드 머티리얼즈 (70%), 울벡 (Ulvac) (10%), 노벨러스 (7 %) 등이 있다. 1.4. 화학적 기계적 평탄화 공정 (2.3 %) 화 학적 기계적 평탄화 공정은 최근 들어 배선이 알루미늄에서 구리로 바뀌는 과정에서 중요도가 급속히 커지는 과정에 있는 공정으로 웨이퍼의 표면을 평탄화 시켜주는 공정이다. 대표적인 업체로는 어플라이드 머티리얼즈 (60%), 이바라 (Ebarra) (23%) 노벨러스 (8%) 등이 있다. 1.5. 트랙 (track) 공정 장비 (3.7 %) 트랙 공정은 박막을 만드는 한 방법인데 액상의 재료물질을 웨이퍼 위에 떨어뜨린 후 웨이퍼를 빠르게 회전시켜서 균일한 박막을 만드는 방법이다. 주로 포토 리지스트 박막 제조 시 많이 쓰인다. 대표적인 업체로는 도쿄 일렉트론 (83%), 대니폰 스크린 (Dainippon Screen) (8%), ASML (4%) 등이 있다. 1.6. 노광 장비 (12 %) 노광 장비는 포토 리지스트에 패턴을 만드는 과정으로 반도체 칩 발달에 있어서 병목이 되고 있는 기술이며 최근 들어 전체 장비 비용에서 차지하는 비중이 점차로 커지고 있다. 대표적인 업체로는 ASML (54%), 니콘 (nikon) (27%), 캐논 (Canon) (18%) 등이 있다. 1.7. 노광 마스크 제조 장비 (12 %) 노광 마스크 제조 장비는 노광을 하기 위한 마스크를 만드는 공정인데, 대표적인 업체로는 대니폰 프린팅 (Dainppon printing) (22%), 듀폰 포토마스크 (DuPont Photomasks) (20 %), 포토닉스 (20 %) 등이 있다. 1.8. 웨이퍼 세척 장비 (3.6 %) 웨 이퍼 세척 장비는 박막 제조나 식각 제조 공정 후에 웨이퍼를 세척해주는 공정으로 상대적으로 낮은 기술이 요구되는 공정이며, 따라서 여러 군소 업체들이 시장을 나누어 점유하고 있다. 대표적인 업체로는 대니폰 스크린, SEZ, SCP, FSI, 맷슨 테크날러지 (Mattson technology), 세미툴 (Semitool) 등이 있다. 1.9. 식각 공정 장비 (3.6 %) 식 각 공정은 공정의 꽃이라 불릴 만큼 기술적으로 어려운 공정으로 인식되고 있으며 상대적으로 장비의 가격보다는 성능에 의해서 시장 점유율이 좌우되고 있는 공정이다. 대표적인 업체로는 램 리서치 (Lam Research) (28 %), 도쿄 일렉트론 (27 %), 어플라이드 머티리얼즈 (27%) 등이 있다. 1.10. 측정 장비 (9.8 %) 박막, 노광, 식각 공정이 끝난 뒤에는 이들을 검사하고 측정할 수 있는 장비가 필요한데, 이러한 장비를 측정 장비라고 한다. 대표적인 업체로는 KLA Tencor (48 %), 히타지 (hitachi) (11 %), 어플라이드 머티리얼즈 (11 %) 등이 있다. 1.11. 공장 자동화 (5.2 %) 위에서 언급한 공정 장비들의 한 공정 후에 다음 공정으로 이행 시 웨이퍼들의 운반을 자동으로 해주거나 각 공정 장비들의 제어를 자동화 할 수 있는 설비 등을 일컫는다. 대표적인 업체로는 부룩스 오토매이션 (Brooks Automation) (30 %), Asyst technology (21 %) 등이 있다. 1.12. 시험 장비 (8.2 %) 시 험 장비는 전공정에서 가공한 웨이퍼를 시험하거나 조립후의 반도체 칩을 시험하는 장비들을 일컫는다. 대표적인 업체로는 어드팬테스트 (Advantest) (35 %), 테러다인 (Teradyne, 26 %), 에질런트 (Agilent) (18 %) 등이다. 1.13. 조립 및 포장 장비 (9.8 %) 가 공된 반도체 웨이퍼를 잘라서 최종적인 칩을 만드는 장비이다. 상대적으로 낮은 기술을 요구하는 부분이고 따라서 여러 군소 업체들이 시장을 나누어 갖고 있다. 대표적인 업체로는 ASM international (12 %), KNS (12 %), Tokyo Seimetsu, (10 %), ESEC (8 %) 등이 있다. 2. 주요 반도체 장비 업체 2.1. 반도체 장비 산업의 현재와 과거 반 도체 장비 산업은 최근 20년간 비약적인 발전을 거듭해 왔다. 1982년의 장비업체들의 매출액과 2002년의 매출액을 비교해 보면 10배 이상의 성장을 보여주고 있고 주요 업체들의 순위 또한 심하게 변동된 것을 알 수 있다 (표1 참조). 최근 20년간 반도체 업체들 중 가장 성공한 업체를 꼽으라면 대부분 어플라이드 머티리얼즈를 언급하고 있는데 어플라이드 머티리얼즈는 기술력이 좋은 소형 업체를 합병하여 새로운 시장에 진입하는 방법으로 1장에서 언급한 반도체 전공정 장비 시장 중 대부분의 시장에 성공적으로 진입하였으며 이를 바탕으로 비약적인 성장을 이루었다.
2.2. 반도체 장비 산업의 미래 반 도체 장비 산업은 급속히 성장하고 있는 산업인 만큼 업체들간의 경쟁도 매우 치열하고 인수, 합병이 매우 활발히 일어나고 있으며 또한 표 1에서 보여주는 것처럼 업체들간의 순위변동도 빠르게 변하고 있다. 지금 현재 장비업체 산업에서 압도적으로 선두를 달리고 있는 어플라이드 머티리얼즈도 1984년에는 10대 업체에도 끼지 못할 만큼 어려움을 겪었었고 그 후 기술력 있는 작은 업체를 합병하는 방식으로 급속히 성장하였으나 성장 배경이 기술력을 바탕으로 시장 점유율을 높여나갔던 것이 아니라 작은 업체를 합병하여 새로운 시장에 진입하는 방법으로 성장하였고 앞의 1장에서 설명하였던 것처럼 노광을 제외한 거의 모든 시장에 이미 진입하였기 때문에 앞으로의 계속적인 성장을 보장하기는 어려운 상황이다. 따라서 앞으로 반도체 시장의 미래는 어플라이드 머티리얼의 계속적인 성장 여부, 그리고 현재 어플라이드 머티리얼과 맞서기 위해 협력관계를 이루며 경쟁하고 있는 회사들이 합병을 하여 또 다른 대형 장비 업체를 만들어 낼 지에 대해 많은 관심이 모아지고 있다. 3. 반도체 장비 업계의 생존 전략 반도체 장비 업체들의 전략에 영향을 미치는 요소는 크게 기술 동향 및 시장 동향 두 가지로 나눌 수 있다. 3.1. 기술 동향 반 도체 산업에 이용되고 있는 기술들 중에는 점점 사라져 가는 기술이 있는가 하면 새로이 나타나는 기술도 있다. 예를 들면 예전에는 소자의 배선으로 알루미늄이 많이 쓰였지만 점차로 구리 배선으로 바뀌고 있는 과정이고 따라서 이에 관련된 공정도 많이 바뀌고 있다. 알루미늄 배선을 이용할 때는 알루미늄을 식각하고 유전체 박막을 식각된 알루미늄 사이로 증착하는 기술이 주로 이용되었지만 구리 배선에서는 유전체를 식각하고 구리를 유전체 사이로 증착하는 기술이 주로 이용되고 있다. 장비 산업 업체가 생존하기 위해서는 이러한 기술 동향을 잘 파악하여 미래에 이용될 기술에 관련된 장비 개발에 주력하는 것이 매우 중요하다. 3.2. 시장 동향 반 도체 장비 산업은 설비 산업이기 때문에 상대적으로 경기에 매우 민감한 산업이다. 따라서 장비 업체들은 전반적인 경제 지표에 예측에 매우 민감하게 반응하며 신제품 개발이나 인력 조절을 하고 있다. 또한 장비 업계의 고객인 반도체 칩 제조업체들의 동향도 매우 자세히 주시하며 전략을 세우고 있다. 반도체 장비 산업은 1990년대에는 개인용 컴퓨터 산업이 급속히 발달하면서 디램이나 마이크로 프로세서를 제조하는 회사들에 장비를 납품하며 성장하였는데 최근에는 휴대폰 산업이 급속히 발전하면서 휴대폰에 이용되는 로직 칩들을 제조하는 회사들을 점점 중요시하고 있다. 반도체 장비 산업을 언급 할 때 빼놓을 수 없는 것이 반도체 칩 제조 업체들의 동향인데 현재 장비 산업에서 중요히 생각하고 있는 칩 제조 업체들의 동향을 [표 2]에서 소개하였다.
4. 한국의 반도체 장비 산업 한 국의 반도체 장비 산업은 위에 언급한 사실들에서 알 수 있듯이 선진국들에 비해서 많이 뒤떨어져 있는 상황이다. 하지만 표 2에서 보듯이 한국의 반도체 산업이 세계 반도체 산업에서 차지하는 높은 비중을 고려해 본다면 한국의 장비 산업은 큰 잠재력이 있다고 할 수 있다. 또한 현재 세계 장비 산업을 점유하고 있는 미국, 일본, 유럽보다 상대적으로 인건비가 싸고 연구인력이 우수하기 때문에 장비 산업의 성공 가능성도 높다고 볼 수 있다. 그러나 한편으로는 반도체 장비 산업은 높은 기술력을 바탕으로 세계 시장을 일정 부문 점유하지 않으면 기술 개발을 위한 연구비 조달이 어렵기 때문에 후발업체가 새로이 반도체 시장에 진입하기는 매우 어려운 상황이다. 이러한 사실들을 고려해 볼 때 한국에 적당한 반도체 장비 산업 전략은 상대적으로 적은 기술력을 필요로 하는 장비 산업을 집중 육성하여 수입 대체 효과를 거두는 방법이나 또는 새로이 출현하고 있는 반도체 공정 기술을 실현할 수 있는 장비 산업 분야에 집중적으로 투자하는 것이 적절한 방법일 것 같다. 사실 이러한 접근 방법은 이미 상당 부분 성공을 거두고 있는데, 예를 들어, 상대적으로 낮은 기술을 요구하는 포토 리지스트 에싱 공정이나 새로이 출현하고 있는 원자 층 박막제조 공정에서는 한국의 소형 반도체 업체들이 주목할 만한 성공을 거두고 있다. 5. 참고문헌 이번 기사에서 언급한 전반적인 반도체 시장이나 업체들의 동향에서 언급된 수치들은 아래에 언급한 인터넷 홈페이지에 나와 있는 자료와 기사들을 참고로 하여 작성하였다. 각 홈페이지들에 나와 있는 자료들 간에는 서로 조금씩 틀린 부분도 있었는데 이러한 경우에는 평균적인 수치를 언급하려고 노력하였다. [1] VLSI Research 홈 페이지 (www.vlsiresearch.com) [2] Semiconductor Industry Association 홈 페이지 (www.siimichips.org) [3] Dataquest 홈페이지 (www.gartner.com) [4] Silicon stragegies 홈페이지 (www.siliconstrategies.com) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
