(1부: 집적 회로 설계, 2부: 집적 회로 제조, 3부: 기본 패키징, 테스트 및 고급 패키징에서 계속)

5. 반도체 제품 제조 장비

(1) 반도체 제조장비 중소기업의 개요

반도체 생산 라인의 각 공정에는 중소기업이 사용하는 다양한 종류의 반도체 제품 가공 및 제조 장비가 있습니다. 베어 웨이퍼(재료)를 제조하는 반도체 전용 장비(전처리), 베어 웨이퍼를 최종 웨이퍼로 가공하는 장비(후처리), 포토마스크 제조 장비(마스크 생산)가 있습니다. 칩 제조업체는 생산 라인에 다양한 프런트 엔드 장비가 필요합니다. 복잡한 전단 반도체 제조 장비 비용은 초청정 팹 구축 비용을 포함해 반도체 팹 비용이 높아지는 주요 원인이다.

프론트 엔드 반도체 제조 장비에는 포토리소그래피, 에칭, 도핑 또는 이온 주입, 증착, 연마 또는 화학 기계적 평탄화와 같은 칩 제조 공정을 위한 장비가 포함됩니다. 특히 GaAs 및 GaN을 기반으로 하는 화합물 반도체를 생산하는 데 사용되는 특정 금속의 얇은 층을 증착하는 특정 유형의 증착 장비인 MOCVD(금속-유기 화학 기상 증착) 장비가 주목됩니다.

백엔드 반도체 제조 장비 SME에는 ATP 및 고급 패키징 장비가 포함됩니다.

(2) 현황

반도체 제조장비는 미국(매출액 기준 41.7%), 일본(31.1%), 네덜란드(18.8%) 기업이 과점하고 있다. 한국은 2.2%의 점유율을 차지하고 있으며, 나머지 약 6.2%는 중국, 독일, 대만, 이스라엘, 캐나다, 기타 동남아시아 및 유럽 국가가 공유하고 있습니다. 국내 반도체 제조장비 제조사 대부분은 삼성이나 SK하이닉스가 소유하고 있으며 이들 한국 반도체 장비 기업의 주요 고객은 국내 반도체 기업이다. 다양한 종류의 반도체 제조 장비를 생산하는 중국 기업도 있지만, 백엔드 어셈블리, 패키징 장비, MOCVD를 제외하면 중국 기업은 반도체 제조 장비 분야에서 큰 비중을 차지하지 않습니다.

전체적으로 미국은 네덜란드와 일본에 집중된 리소그래피 장비 생산을 제외하고 대부분의 프런트엔드 반도체 생산 장비의 전 세계 생산량에서 큰 비중을 차지하고 있다. 미국은 또한 전 세계 백엔드 테스트 장비 생산에서 큰 비중을 차지하고 있습니다. 이에 비해 전 세계 후공정 반도체 생산장비 제조(조립 및 패키징 장비) 부문에서 미국은 상대적으로 시장 점유율이 낮은 반면, 중국은 상당한 점유율을 차지하고 있다. 중국은 현재 패키징, MOCVD 등을 제외하고 비중국산 반도체 생산 장비에 대한 의존도가 높지만, 이러한 장비 생산에 집중하기 위해 막대한 투자를 하고 있다. 이러한 투자는 수혜 기업에게 다른 기업에 비해 최첨단 칩 장비를 개발하고 생산하는 데 있어 상당한 이점을 제공합니다.

아래 차트에서 볼 수 있듯이 미국은 대부분의 프런트엔드 중소기업 생산에서 상당한 시장 점유율을 차지하고 있지만 주목할만한 예외는 리소그래피 스캔/스테퍼 장비로, 이 장비는 거의 전적으로 네덜란드 회사인 ASML과 일본 회사인 Nikon 및 Canon에서 제작합니다. 리소그래피 기계의 경우 ASML(네덜란드)은 선폭이 5nm 이하인 집적 회로 생산에 중요한 EUV 스테퍼/스캐너를 생산하는 유일한 제조업체입니다. 그러나 현재 반도체 제조사 TSMC와 삼성 두 곳만이 EUV 장비를 생산에 사용하고 있으며 단일 장치의 가격은 100억 달러가 넘습니다. ASML과 Nikon은 모두 포토마스크를 통해 광선을 투사하고 웨이퍼에 포토마스크 패턴의 축소된 이미지를 생성하는 심자외선(DUV) 리소그래피 기계를 제조합니다. 네덜란드와 일본을 제외한 미국과 기타 국가의 리소그래피 장비 점유율은 주로 특정 소량 칩이나 포토마스크 제조용입니다.

반도체 제조 장비 세트에는 최대 100개 이상의 부품이 포함될 수 있으며, 반도체 제조 장비 부품 및 액세서리는 업계에서 가장 큰 무역 범주입니다. 제조업체 조사(Manufacturers Census) 조사에 따르면 미국 반도체 제조 장비 판매 수익의 절반이 부품 및 기타 재료에 사용됩니다. 130개 이상의 미국 기업이 외국 기업이 판매하는 장비에 중요한 부품을 공급하고 있습니다. 특히 Cymer(미국)는 ASML의 EUV 스테퍼/스캐너 리소그래피 기계용 레이저를 제조합니다. ASML은 2013년에 Cymer를 인수했지만 Cymer는 ASML의 독립적인 미국 기반 운영 단위로 남아 있습니다.

제한된 시장과 고객으로 인한 판매의 순환적 특성으로 인해 대부분의 대형 장비 회사는 고객에게 전체 장비 및 유지 관리 옵션을 제공하기 위해 두 가지 유형 이상의 장비를 제조합니다. ASML과 같은 리소그래피 스테퍼/스캐너 장비 회사는 장비의 고유한 기술로 인해 이 규칙에서 예외입니다. Lam Research, Tokyo Electron(TEL)은 증착 및 에칭에 중점을 두고 있으며 KLA는 계측 및 검사에 중점을 두고 있습니다.

일본과 네덜란드가 선두를 달리고 있는 상황에서 예외적인 분야는 MOCVD 장비입니다. 이 장비는 LED, 레이저 다이오드 및 기타 광자 칩, 전력/RF 장치, 태양 전지 등 실리콘 이외의 소재인 GaN 및 GaAs로 만든 반도체를 생산하는 데 사용됩니다. 앞서 언급했듯이 GaN 칩은 전략적 방어적 의미를 지닙니다. MOCVD 장비는 Veeco(미국), Aixtron(독일), AMEC(중국)에서 제조합니다. 중국은 인수합병을 통해 MOCVD 시장 점유율을 확대하려 하고 있습니다. 2016년에는 국영 및 지역 기관들이 참여하여 설립된 중국 기업인 푸젠 그랜드 칩 투자 펀드(Fujian Grand Chip Investment Fund)가 Aixtron 인수를 시도했으나, 미국 외국인 투자 심사위원회(CFIUS)의 심사 후 오바마 대통령이 인수를 저지했습니다. 이는 인수 기업이 인수 제안을 철회했기 때문일 가능성이 있습니다.

식각장비 부문 상위 1개사는 램리서치(미국), 도쿄일렉트론(일본), 어플라이드머티리얼즈(미국)다. AMEC를 포함한 중국 기업들은 식각 분야에 어느 정도 전문성을 갖추고 있으며 저가형 애플리케이션용 장비를 제공할 수 있지만 시장 점유율은 XNUMX% 정도에 불과합니다.

미국은 프론트엔드 반도체 제조 장비에 비해 백엔드 패키징 중소기업 시장 점유율(4.9%)이 상대적으로 낮습니다. 일본은 포장 장비의 점유율이 가장 높으며(35.7%), 중국(22.9%), 네덜란드(11.1%)가 그 뒤를 따릅니다. 하지만 미국계 쿨리케(Kulicke)와 소파(Soffa)는 대표적인 반도체 패키징 장비업체다. 백엔드 테스트 장비(ATP) 분야에서는 미국과 일본이 각각 33.5%, 48.6%의 시장 점유율로 선두를 달리고 있다.

(3) 반도체 제조 장비, 미국의 위험

해외(미국 외) 판매에 대한 의존도:

미국은 반도체 생산장비 시장에서 큰 비중을 차지하고 있는 반면, 미국 생산업체들은 해외 판매 의존도가 매우 높다. 최대 반도체 제조업체인 대만, 중국, 한국은 반도체 생산 장비의 최대 시장입니다. 대만은 칩 팹에 필요한 막대한 지출로 인해 2021년과 2022년에 반도체 생산 장비의 최대 시장 자리를 탈환할 것으로 예상되지만 Applied Materials와 Lam Research는 90년 총 매출의 약 2020%가 비생산에서 나올 것이라고 보고했습니다. - 미국 판매. 램리서치의 중국 매출은 16년 2018%에서 31년 2020%로 늘었다. 이에 따라 미국 반도체 생산 장비 제조사들은 미·중 무역 규제나 아시아 지역의 예상치 못한 수요 변화 등으로 큰 영향을 받을 위험에 처해 있다. 반도체 제조업체는 어느 정도의 장치 종속을 경험하고 장치 공급업체를 변경하려면 비용이 많이 드는 재설계가 필요하기 때문에 결과적인 영향은 현재의 매출 감소를 훨씬 넘어설 수 있습니다. 예를 들어, Lam Research는 2020년 연례 보고서에서 "반도체 제조업체가 경쟁사의 반도체 제조 장비를 구매하기로 약속하면 제조업체는 일반적으로 해당 경쟁사의 장비를 계속 구매하므로 향후 해당 고객에게 우리를 판매하기가 더 어려워집니다. . 장비." 또한, 반도체 생산장비 판매는 팹을 보유하고 있는 대학 및 반도체 제조회사에 국한되어 있으며, 반도체 생산장비 회사는 이러한 장비가 반도체 산업에 고유한 특성을 갖고 있기 때문에 이들 범주를 벗어나 고객 기반을 확대할 수 없습니다.

반도체 제조 장비 생산에 대한 중국의 보조금으로 인해 시장이 왜곡되었습니다.

또한, 중국은 자국 내 반도체 생산장비 생산에 필요한 자금을 조달하기 위해 상당한 보조금을 제공할 계획이다. 중국 국가 집적 회로 산업 투자 기금의 두 번째 단계는 에칭 기계, 증착 장비, 테스트 및 웨이퍼 세척 장비에 중점을 두고 있으며 자금 규모는 28.9억 달러에서 47억 달러에 이릅니다. 보조금 덕분에 중국 기업은 대부분 수익성이 없는 것처럼 보이지만 사업을 계속할 수 있습니다. 예를 들어, 경제협력개발기구(OECD)에 따르면, “정부 자본 투입은 중국 반도체 생산업체의 재무 성과에 분명한 영향을 미쳤습니다.” 기업 자산의 증가는 수익성의 증가와 일치하지 않습니다. . 이러한 보조금은 중국 기업에 차세대 반도체 제조에 대한 연구 개발에 투자할 수 있는 자금을 제공하므로 보조금을 받지 못하는 중국 이외의 기업에 비해 상당한 이점을 제공합니다. 과거와 달리 오늘날의 반도체 생산 장비 제조업체들은 반도체 생산 장비 제조를 위한 막대한 R&D 및 자본 지출, 첨단 칩 생산 시기와 장소에 대한 불확실성으로 인해 차세대 웨이퍼 크기에 대한 R&D 투자를 꺼리고 있습니다. .