극한의 미세 공정 경쟁이 격화되는 반도체 시장에서 소재 기술 혁신의 특이점(singularity)이 도래했다는 의견이 나왔다. 반도체 서플라이 체인에서 소재가 갖는 영향력은 앞으로도 더욱 커질 전망이다. 

12일 온라인으로 진행된 'SMC(Strategic Material Conference) KOREA 2021' 라이브세션에서 연사로 나선 김윤호 삼성전자 파운드리사업부 소재기술그룹장은 "소재가 반도체 생사를 좌지우지할 수 있다는 움직임은 2010년 이미 시작됐다고"고 말했다. 김 그룹장은 "디바이스 크기가 작아지면서 그동안 문제시되지 않았던 스몰 파티클(작은 이물)이나 예상치 못한 벌크, 극미량의 임퓨리티(불순물)가 디바이스에 영향을 주기 시작했다"고 설명했다. 

최근 EUV(극자외선) 등 초미세 광원 등을 이용한 3nm(나노미터) 및 5nm급 반도체가 개발되면서 그동안 반도체 기술을 이끌어온 회로 디자인이나 장비 개발 외에 소재가 칩의 품질을 결정하는 주요한 요인으로 떠오르고 있다. IBM은 지난 6일 2nm 반도체 칩 개발을 발표하기도 했다. 

김 그룹장은 "반도체 원재료부터 시작해 칩 메이커, 디바이스 메이커, 최종 소비자까지 전체 서플라이 체인으로 봤을 때 현재 요구량은 거의 맥스"라고 말하며 "특정 단계에서 랙이 발생하면 곧 바로 그 다음 레벨에 막대한 영향을 미치고 최종적으로는 마지막 고객에까지 영향을 줄 수 있는 중대한 상황"이라며 반도체 공급 상의 위기를 지적했다.  

이에 따라 삼성전자 측은 원재료 단계에서부터 퓨리피케이션(정제)을 극대화해야 한다고 주장했다. 특히 현재 소재 기술 분야에서 디바이스가 느끼는 민감성과 소재 분석 장비가 임퓨리티를 찾아내는 속도 간 간극을 줄일 필요가 있다고 전했다.

김 그룹장은 "같은 상태임에도 종전 SP5에서 보이지 않았던 문제들이 SP7에서는 발견되고 있다"며 "무엇보다 소재 분석 방법에 대한 혁신이 필요하다"고 설명했다. 그는 "현재 최종 고객사가 느끼는 소재 분석 기술은 거의 정체가 가까운 수준"이라고 덧붙였다. 

이를 위해 삼성전자 파운드리사업부는 향후 서플라이 체인에서 협력사들과 소재 연구 개발을 더욱 강화할 예정이다. 원재료 서플라이어는 현재 상당수가 4차 벤더로까지 이어지고 상황이지만 해당 벤더들은 현재 서플라이 밸류 체인에 들어오지 못하는 상황이다. 김 그룹장은 이에 "이 간극을 줄이기 위해 해당 벤더들을 어떻게 밸류 체인 안에 끌어올 것인가를 TF(태스크포스)를 꾸려서라도 고민해야 하고 앞으로 실행으로 보여드릴 것"이라고 전했다.