'반도체 제조장치' 일본 업체가 압도적으로 강한 이유는?
최근 30여 년간 일본 반도체 업체들은 과거 강세를 잃고 과반을 차지하던 세계시장 점유율을 10%
정도로 크게 떨어졌지만 일본 반도체 제조장치 업체들은 30% 안팎의 점유율을 유지며 높은
경쟁력을 유지하고 있다.
매출 랭킹 톱 10에 도쿄 일렉트론, 어드밴 테스트, SCREEN, KOKUSAI ELECTRIC,
히타치 하이테크, 니콘, 캐논등이 있어, "일본제의 반도체 제조 장치가 없으면 반도체를
제조할 수 없다"라고 해도 과언이 아니다.
각 공정에서 돋보이는 일본 기업의 활약
반도체 제조에서는, 기재가 되는 실리콘 웨이퍼에 전자 회로를 만들어 넣어 칩을 제작하는
프로세스를「전공정」이라고 부른다.로직이나 메모리 등 제작하는 칩의 종류에 따라 다르지만
반도체 전 공정에서는 칩이 완성되기까지 대략 700개의 공정을 거치게 된다.
반도체 제조공정은 포토마스크를 통해 회로패턴을 웨이퍼 상에 사진제판의 요령으로 구워내는
노광이나 현상, 회로패턴에 따라 불필요한 막을 제거하는 에칭, 금속배선이나 절연막 등을
형성하는 성막, 웨이퍼에 이온을 주입해 반도체화하는 확산, 형성한 금속이나 절연층 등의 박막을
연마해 평평하게 만드는 평탄화(CMP), 그리고 이들 각 공정 사이에 웨이퍼에 부착된 찌꺼기를
깨끗이 제거하는 세정공정이 들어가 이들을 수십 차례 반복해 완결한다.
그 후, 칩을 웨이퍼로부터 잘라 제품으로 만드는 「후공정」이 계속 된다.어느 프로세스도 지극히
고도의 기술이 필요하지만, 각 단계에서 일본 기업의 존재감이 두드러진다.
일본의 반도체 제조장치 업체들이 국제경쟁력을 오래 유지하고 있는 가장 큰 이유는 항상
세계 최첨단 반도체 업체들과의 거래를 지속하며 밀접한 관계를 구축해 왔기 때문이다.
반도체 제조 프로세스의 세대가 하나 갱신될 때마다 연구개발비가 상승하는 가운데,
장치 메이커 자체가첨단 반도체 메이커의 개발 파트너로서 미세화 기술을 배워, 다음의
미세화에도 빠뜨릴 수 없는 존재로서 스스로의 가치를 높여 왔다고 말할 수 있다.
이 때문에 매출액 순위에서 상위에 위치한 반도체 제조장치 업체의 해외 매출 비율은 80%를
훌쩍 넘는 수준에 있다.
경영의 독자성을 유지해 온 일본의 제조 장치 메이커
이처럼 일찍부터 세계를 상대로 사업을 전개해 왔기 때문에 일본 반도체 제조장치 업체들은
일본 반도체 업체들의 점유율이 추락해 온 영향을 거의 받지 않았다.
과거에는 이른바 일본 종합전기업체의 계열로 불렸던 장치업체도 있었지만 그러한
계열 장치업체는 현재세계시장에서는 거의 자취를 감췄다.일본의 반도체 메이커의 대부분이
종합 전기 메이커의 한 부문이었던 것과 대상적으로, 제조 장치 메이커는 경영의 독자성을 유지해
온 것도, 현재의 지위를 획득하고 있는 것과 무관하지 않다.
또한, 일본의 제조장치 메이커는 구미의 제조장치 메이커에 대하여 비성막계의 프로세스에
강점을 갖는다는 특징이 있다.예를 들면, 일본 최대의 도쿄 일렉트론은 코터&디벨로퍼
(도포&현상 장치), SCREEN은 세정 장치라고 하는 특정 프로세스에서 높은 점유율을 가진다.
이러한 프로세스에서는, 초순수나 약액이라고 하는 액체, 온도라고 하는 아날로그적인 요소를
정밀하게 제어할 필요가 있다.
더불어 레지스트(감광재)나 각종 프로세스 약액, 초순수를 제공하는 우수한 화학 메이커나
플랜트 메이커가 일본에 다수 존재해, 모두 세계적으로 높은 점유율을 가지고 있는 것도,
제조 장치 메이커의 강도를 강하게 지탱하고 있다.
반도체 업계에서는 제조 프로세스의 미세화가 3nm까지 진행되면서 물리적 한계에 가까워지고
있다는 지적도 있어 미세화 이외의 방법으로 새로운 성능 향상을 실현하려는 움직임이
활발해지고 있다.그 최유력 후보가 「칩렛」과 「차세대 패키지」다.
'후공정'에서도 큰 존재감
칩렛이란 코어나 메모리와 같은 칩 내의 구성요소를 개별적으로 별도의 칩으로 제조하여
각각을 전기적으로 접속하여 마치 1칩으로 동작하도록 설계하는 방법을 말한다.
또한, 차세대 패키지란, 종래에는 패키지 기판상에 병렬로 실장되어 있던 칩을, 3차원 방향으로
세로로 쌓거나, 칩렛화에 의해 개별적으로 제조된 칩을 고밀도로 집적하여 기판상에
실장하거나 하는 수법의 총칭이다.
칩렛이나 차세대 패키지라고 하는 기술은, 반도체의 제조 프로세스에서 말하면, 조립이나
테스트등을 실시하는 「후공정」의 요소 기술을 많이 이용한다.일본은 이 후공정에서도,
큰 존재감을 가지는 기업이 많이 있다.
예를 들면, 웨이퍼로부터 칩을 개별적으로 잘라내는 다이서에서는 디스코가 압도적인
세계 점유율을 가지는 것 외에 칩을 기판상에 실장한 후 에폭시 수지로 봉지하는
몰드 공정에서는 TOWA가 높은 존재감을 나타내고 있다.또, 몰드 수지에서는 스미토모
베이클라이트의 점유율이 높고, 후공정을 지지하는 실장 재료 메이커에는 특정 영역에서
타의 추종을 불허하는 기술력을 자랑하는 기업이 많다.
이러한 배경으로부터, 근년은 일본의 「후공정의 강도」를 활용할 목적으로, 일본에 진출해
오는 해외 메이커가 증가하고 있다.그 대표적인 예가 2022년 6월에 이바라키현 쓰쿠바시에
첨단 패키지 개발 거점을 개설한 대만의 TSMC이다.
또한 한국의 삼성전자도 요코하마시에 약 300억엔을 들여 연구개발 기능을 기반으로 한
시제라인을 정비한다고 보도되고 있으며,
이는 후공정을 중심으로 한 시설이 될 것으로 보인다.
생성 AI와 관련해 칩렛과 차세대 패키지 기술을 필요로 하는 반도체 수요가 늘고 있는 점도
반도체 업체들의 개발 의욕을 자극하는 한 요인이다.
실제로 이미 일부에서 제조장치 업체들의 실적에 후공정 관련 수주가 반영되기 시작했다.
도쿄 일렉트론은,고밀도 실장용으로 웨이퍼를 붙여 맞추는 장치 「웨이퍼 본더」의 거래가
증가해, 2023년도에 매상고가 3 자리수 억엔에 달할 것이라는 전망을 발표하고 있다.
디스코도 생성 AI 관련 첨단 패키지 수요가 확대됨에 따라 대형 투자 안건을 획득했으며
이르면 2023년 10~12월부터 실적에 기여할 전망이라고 밝혔다.
앞으로도 칩렛이나 첨단 패키지에 관련된 장치·재료의 수요는 더욱 증가할 것으로 예상되며,
이와 관련한 프로세스의 장치화, 개발·실용화를 재빨리 할 수 있다면 일본 기업에 새로운
성장의 기회가 도래할 것이다.
성장영역에 불안요인
그러나 일본의 제조장치 업체는 결코 순풍에 돛 단 것이 아니다.확실히, 일정한 세계 점유율을
오랫동안 유지하고 있기는 하지만, 점유율이 상승하고 있는 것은 아니기 때문이다.
환율 변동에 따라 좌우되는 부분이 다분하지만 엔저 경향이 강한 가장 최근의 세계시장
점유율은 30%를 밑도는 수준이어서 과거 40% 안팎일 때에 비하면 점유율이 떨어진 것으로
볼 수도 있기 때문이다.
게다가 중국의 제조 장치 메이커가 급성장을 이루고 있는 것도 염려 재료가 되고 있다.
2021년 시점에서 반도체 제조 장치 메이커의 매상고 랭킹 상위 30社에 중국 기업은 5社가
랭크했지만,미중 마찰에 의해서 첨단 장치의 수입을 금지됨에 따라, 중국 정부가 로컬 기업의
육성이나 장치의 채용촉진에 지금까지 이상으로 힘써 온 결과, 이들 5社는 그 후도 순조롭게
매상을 늘리고 있다.
일례로 중국 최대 기업인 NAURA는 2023년 상반기(16월)에 84.3억위안을 팔았는데 이는
전년 동기 대비 55% 증가한 수치다.
'투자가 있는 곳에 장치 제조업체가 자란다'는 말을 듣듯이 중국 정부의 정책에 의해 중국
반도체 제조업체가 왕성한 설비투자를 계속하고 있음에 따라 중국의 제조장치 제조업체는
앞으로도 범용적인 영역에서 '장치의 국산화'를 추진해 나갈 것은 틀림없으며,
이것이 미래적으로 일본의 제조장치 제조업체의 실적에도 영향을 미칠 가능성이 있다.