특수 가스, 고순도 실레인, 포토레지스트, 타깃 재료 등서 뚜렷한 진전

지난해 중국 반도체 재료 산업이 적지 않은 성과를 낸 것으로 평가를 받고 있다. 하이엔드 영역에서 핵심 재료의 중국산화는 더디지만 일부 영역의 진전은 뚜렷하다.

세계반도체시장통계기구(WSTS)에 따르면 지난해 메모리 반도체 시장의 리드로 글로벌 반도체 시장 규모가 성장세를 이어가면서 연간 시장 규모가 4779.4억 달러였다. 이는 전년 대비 15.9% 늘어난 것이다. 올해 메모리 반도체 공급 부족이 완화하면서 연간 반도체 시장 성장률이 다소 떨어져 연간 2.6%에 불과할 것이란 전망이 나온 상태다.

중국의 경우 지난해 상반기 반도체 경기가 좋았지만 하반기로 갈수록 소비자 시장의 하강으로 침체를 겪었다. 통계에 따르면 지난해 중국 반도체 산업 매출액은 9202억 위안으로 전년 대비 16.7% 늘었으며 올해 글로벌 경제 불확실성이 커지면서 중국 연간 반도체 산업 판매액 성장률은 14.8% 가량으로 다소 줄어들 것이란 전망이 나오고 있다.

반도체 재료의 경우 주로 웨이퍼 제조 재료, 패키징 및 검측 재료 크게 두 가지로 나눌 수 있다.

이중 웨이퍼 제조 재료는 실리콘, 레지스트, 포토마스크, 전자 특수 가스, 습식 용액, 스퍼터링 타깃, CMP 폴리싱 재료 등이다. 지난해 중국 내 웨이퍼 제조 재료 총 시장 규모는 약 28.2억 달러였다.

패키징 재료에는 리드프레임, 기판, 세라믹패키징재료, 본딩와이어, 봉지 레진, 칩 마운팅 재료 등이 포함된다. 지난해 중국 패키징 재료 시장 규모는 약 56.8억 달러였다. 지난해 웨이퍼 재료와 패키징 및 검측 재료 총 시장 규모는 약 85억 달러였다.

중국 반도체 재료의 경우 영역별로 서로 다른 양상을 보이고 있다.

 

SMIC 전경. /SMIC 제공
SMIC 전경. /SMIC 제공

 

실리콘 웨이퍼

 

실리콘 웨이퍼 방면에서 중국의 공장 투자 열기는 뜨겁다. 지난해 말까지 각 기업의 양산 생산라인이 공개한 생산능력을 합하면 적지 않다. 8인치 웨이퍼 생산능력은 이미 월 139만 장 수준에 달하며 새로 짓고 있는 공장의 생산능력은 월 270만 장 수준이다. 12인치 웨이퍼 생산 능력은 월 28만5000장 수준이며 새로 짓고 있는 공장의 생산 능력은 월 315만 장 수준이다. 만약 일정대로 양산에 돌입하면 수요를 크게 웃도는 물량이다.

하지만 최근 중국 내 12인치 웨이퍼의 경우 대부분 수입에 의존하고 있다. 8인치 웨이퍼의 중국산화 율은 20% 수준이다. 지난해 1분기의 경우 중국 징세미(ZINGSEMI)의 12인치 웨이퍼가 HLMC의 검증을 통과해 주목받기도 했다. 하지만 실제 납품 수량은 많지 않으며 물량을 늘려가는 상황이다. 징세미의 대형 웨이퍼는 이미 SMIC, XMC의 인증을 진행 중이며 인증의 구체적 완료 시기는 아직 공개되지 않았다.

 

포토마스크

 

포토마스크의 경우 글로벌 반도체 시장의 80% 이상을 포토트로닉스(Photronics), DNP, 토판(Toppan) 3사가 쥐고 있다. 중국 기업으로 뉴웨이(NEWWAY), 슈퍼마스크(SUPERMASK) 등이 있으며 주로 태블릿PC, 터치스크린, 회로판 등에 적용된다. 반도체 제조에 적용되는 하이엔드 포토마스크의 경우 대부분 해외 기업이 독점한 상태다. 지난해 중국 기업의 경우 하이엔드 포토마스크 방면에서 큰 진전을 이루지 못했다. 반면 토판의 경우 지난해 초 상하이 소재 100% 자회사 TPCS 투자를 늘린 상태다. 올해 상반기부터 28nm와 14nm 포토마스크 생산을 시작할 예정이다.

 

습식 화학품

 

습식 용액은 지난해 중국에서 6인치 이상의 웨이퍼 생산라인 소모량이 25만 톤을 넘어섰다. 세미(SEMI)의 표준 C8 이상과 C12 수준이 요구되고 있으며 중국 기술의 수준이 아직 여기에 미치지 못한다. 이에 대부분 수입되고 있다. 지난해 소모량이 가장 컸던 전자용 황산의 경우 중국에서 의미있는 성과가 있었다. 지난해 4월 하순 중국 징루이(Jingrui)가 자회사를 통해 연산 30만 톤 규모의 산업 황산 원재료를 만들어 일본 미츠비시케미컬로부터 수입하는 전자용 황산 첨단 제조 기술을 결합했다. 이를 통해 연산 9만 톤 분량의 전자용 황산 공장에 투자했다. 이 공장은 장쑤(江苏)성 난퉁(南通)시에 소재했으며 오는 7월 시생산에 돌입할 예정이다. 지난해 3분기 후베이시노포러스 일렉트로닉 매트리얼(HUBEI SINOPHORUS ELECTRONIC MATERIAL)의 전자용 황산 기술이 성과를 냈으며 상품의 품질이 세미 C12 급을 넘어섰다. 글로벌 전자화학품 최대 공급업체인 바스프와 같은 1등급 품질을 인정받아 일부 중국 내 12인치 웨이퍼 공장에 공급을 진행하고 있다.

 

전자 특수 가스

 

전자 특수 가스 방면에서는 지난해 중국 반도체용 전자 특수 가스 시장 규모가 4억8900만 달러였다. 30여 년간의 발전에 힘입어 중국 기업들이 상당한 성과를 내고 있는 영역이다. 중국 CSIC(中船重工)718소, 링가스(LINGGAS), 화터가스(HUATEGAS)가 12인치 웨이퍼용 제품에서 성과를 거뒀으며 안정적인 대량 공급을 성사하고 있다. 지난해 5월 CSIC718소는 2기 공장 착공식을 가졌다. 이 공장이 2020년 양산에 돌입하면 연간 고순도 전자용 기체 2만 톤을 만들어내게 된다. 이중 NF3, WF6(Tungsten hexafluoride), HCBD(hexachlorobutadiene), 트리플루오로메탄술폰산 등 네 가지의 경우 세계 최대 생산 규모를 갖게 된다.

 

고순도 실레인

 

고순도 실레인(silane)의 경우 중국 쭝닝귀예(中宁硅业)가 자체 생산 고순도 실레인을 원재료로 삼아 자체 지식재산권 기반의 저온 디웨이팅(Low temperature deweighting), 멀티스테이지 애드섭션(Multistage adsorption), 액정실리콘필름포메이션 검측 기술 장비 반도체용 실레인 기체를 개발해 냈다. 장비 최적화를 통해 정류(Rectification)와 정화(purification), 포메이션 검측 등 핵심 기술에서 의미있는 성과를 거둬 반도체용 실레인 기체의 산업화 생산능력을 갖췄다.

고순도 실리콘 사불화(high purity silicon tetrafluoide) 영역에서는 링가스의 제품이 지난해 중국 내 주요 반도체 생산 기업에 대규모 공급됐다.

 

포토레지스트

 

포토레지스트의 경우 줄곧 미국과 일본 기업 의존도가 높았다. 8인치 이상 반도체 웨이퍼에서 사용하는 중국산 비중은 1%에 못 미쳤다. 또 많은 핵심 기술의 돌파가 필요한 상황이다. 최근 중국내에서 반도체용 포토레지스트 연구 생산에 몸담은 기업은 5개를 밑돈다. 지난해 몇 개 기업이 각 세부 영역에서 기술적 성과를 내긴 했다. 지난해 5월 중국 캠퍼(KEMPUR)가 ‘극자외선 포토레지스트 재료와 실험실 검측 기술 연구’ 국가 프로젝트를 진행했으며 8월 징루이가 회사의 i선 포토레지스트가 이미 SMIC의 생산라인 테스트를 통과했다고 밝히기도 했다. 12월엔 중국 나타(NATA)가 개발한 첫 ArF 포토레지스트의 성능이 안정화돼 각 성능 지표가 해외 유사 제품 수준에 이르렀다고 발표했다.

 

타깃

 

타깃의 경우 최근 몇 년간 중국에서 만든 일부 제품의 기술이 뚜렷하게 진전된 상태다. 최근 중국 내 12인치 웨이퍼에 스퍼터링 타깃 중국산 비중이 18%에 이른다. 지난해 8월 중국 시노플래티넘메탈(Sino-Platinum Metals)이 맡았던 윈난(云南)성 글로벌 협력 계획 특수 프로젝트로서 ‘반도체 부품용 니켈백금 타깃 제조 장비 핵심 기술 및 산업화’ 프로젝트가 적지 않은 성과를 거뒀다. 이를 통해 생산라인 건설과 경제 효익을 기대하고 있다. 7nm 첨단 기술 노드 스퍼터링 타깃 방면에서는 중국 KFMI가 핵심 기술을 개발했다.

 

CMP 연마 재료

 

CMP 연마 재료 영역에서는 주로 연마액과 연마대가 있는데, 중국 안지웨이뎬즈(安集微电子)과기유한회사가 중국 내 유일하게 12인치 IC 연마액을 중국산으로 공급하는 업체다. 이 업체는 구리 공정에서 강점을 갖고 있으며 지난해 세계 선두 수준의 반도체 재료 연구개발과 산업화 성과를 이루기도 했다. 하지만 더 높은 수준의 하이엔드 STI 공정에서는 아직 핵심 원재료 연마입자 제조 장비 기술이 없는 상황이다. 연마대의 주요 공급업체인 후베이딩롱(HUBEI DINGLONG)도 아직 12인치 웨이퍼용 제품 개발을 해내지 못했다.

패키징 재료 방면에선 하이엔드 본딩와이어, 패키징 기판, 리드프레임 등에 대한 수입 의존도가 높다. 지난해 중국 기업이 주로 로우엔드 영역에서 소기의 성과를 거뒀지만 최근 몇 년간 패키징 방식의 변화가 중국 기업에 새로운 기술을 요구하고 있는 상황이다.

 

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