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Nikkei X-TECH_2022.7.20

일본의 반도체 제조장치, 세계 시장 점유율 하락에 차세대 기술로 대응
첨단 패키징 기술

반도체 제조장치 시장은 기술의 진화로 점유율 경쟁이 격화되고 있다. 일본 제조사들의 제조장치 판매액은 시장의 활황으로 2024년까지 확대가 지속될 전망이다. 반면, 세계 시장 점유율은 저하되고 있는 추세로, 2020년에 30%를 밑돌았다는 조사도 있다.

세계 시장 점유율 반등을 위해서는 반도체의 성능을 높이는 ‘미세화’와 ‘3차원 구현’이라고 하는 차세대 기술 개발을 통해 해외 경쟁사와의 차별화를 도모할 필요가 있다.

데이터센터 및 탈탄소 관련 반도체 투자로 반도체 제조 장치의 거래량은 증가세를 이어나갈 전망이다 일본반도체제조장치협회(SEAJ)가 7월에 발표한 수요 예측에 따르면, 일본 기업의 반도체 제조장치 판매액이 올해 처음으로 4조엔을 넘어설 것이라고 한다.

양적인 반도체 수요 증가와 함께 “새로운 트랜지스터 구조가 채택되는 등 성능 향상도 장치 수요를 견인할 것이다”(SEAJ)라며 시장 성장에 기대감을 나타냈다.

한편, 세계 반도체 장치 판매액에서 차지하는 일본 제조사들의 장치 판매액 비율은 해마다 감소 추세를 보이고 있다. SEAJ와 반도체 관련 업계 단체인 SEMI의 통계 데이터를 바탕으로 닛케이 크로스테크가 분석한 결과, 2018년 이후는 시장 성장과는 대조적으로 일본산 장치의 점유율 저하가 뚜렷하다.

이것은 일본 업체들의 세계 판매액 증가세가 해외 경쟁사들과 비교해 저조하기 때문이다. 이러한 경향에 대해 장치의 제조사별 점유율을 조사하면서 그 원인을 알 수 있었다.

-- 주요 장치에서 해외 경쟁사들의 존재감 커 --
반도체 장치 중에서 특히 시장 규모가 큰 ‘노광 장치’ ‘에칭 장치’ ‘성막 장치(CVD 장치)’에서는 네덜란드의 ASML과 미국의 어플라이드 머티리얼즈(Applied Materials), 램리서치(Lam Research) 등 해외 경쟁사들의 점유율이 높다. 이 장치들은 반도체 미세화에 필수인 핵심 장치로, 뛰어난 기술이 높은 점유율을 뒷받침하고 있다.

회로 패턴을 웨이퍼 상에 전사하는 노광 장치 시장에서는 ASML이 해마다 판매를 확대. 2021년에는 95%의 세계 시장 점유율(금액 기준, 노무라증권)을 기록했다. ASML은 최첨단 반도체 제조에 필수인 EUV(극자외선) 노광장치를 공급할 수 있는 유일한 장치 제조업체이다.

그 뒤를 이어 반도체 대기업인 대만의 TSMC와 한국의 삼성전자가 EUV 노광 장치에 대한 투자를 늘리고 있어, 일본의 캐논이나 니콘은 고전할 수 밖에 없는 상황이다.

회로의 바탕이 되는 홈이나 구멍을 형성하는 에칭 장치 시장에서는 도쿄일렉트론이 건투하고 있지만, 램리서치가 높은 경쟁력을 가지고 있다. 또한 복잡한 공정에 강하고 미세화가 요구되는 첨단 반도체에서 다른 경쟁사보다 월등히 앞서있다. 박막을 형성하는 성막장치에서는 어플라이드머티리얼즈가 복수의 제품에서 높은 점유율을 가지고 있다.

최근에는 한국의 장치 제조사들도 존재감을 더하고 있어 시장 경쟁은 더욱 격화될 것으로 보인다. 일본 장치 제조사들의 판매액은 미국에 이어 두 번째로 많지만, 기술 진화의 흐름을 놓친다면 세계 시장 점유율을 빼앗길 수 있다. 보다 적극적이고 지속적으로 연구개발(R&D) 투자를 추진해 미래 성장 시장에 과감히 도전해야 할 것이다.

-- 첨단 패키징의 등장은 일본에 순풍으로 작용 --
반도체 신기술의 등장은 일본 기업들에 순풍으로 작용할 가능성이 있다. 최근 주목 받고 있는 것이 회로를 형성한 실리콘 칩(실리콘 다이)을 3차원적으로 연결해 성능을 높이는 첨단 패키징 기술이다.

미세화의 개선 여지가 적어지고 있는 가운데 첨단 패키징 기술 개발에 대한 기대감은 커지고 있다. 반도체 칩을 잘라내고 봉지하는 후공정에서는 일본산 장치 및 재료가 높은 경쟁력을 가지고 있어 부가가치도 창출할 수 있을 것으로 보인다.

TSMC는 이바라키(茨城) 현 쓰쿠바 시에 'TSMC 재팬 3DIC 연구개발센터’를 개설해, 올해 안에 본격적인 가동을 시작할 예정이다. 장치나 재료를 공급하는 일본 기업에게는 TSMC와 협력하면서 첨단 패키징용 개발을 가속화 할 수 있는 좋은 기회가 될 수 있을 것이다. R&D를 통해 사용에 익숙해진 장치는 양산 시 채택되기 쉬워, 미래 경쟁력과 직결된다.

후공정용 장치에서는 디스코와 도쿄정밀, 아드반테스트가 높은 경쟁력을 가지고 있다. 첨단 패키징 등 새로운 분야에서 위상을 높인다면 일본 반도체 제조장치 산업의 반등을 기대할 수 있을 것으로 보인다.

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