세계반도체 450mm 웨이퍼 검토…우리는?

최근 연달아 세계 각국의 450mm 웨이퍼 검토, 투자 소식이 전해졌다. 미국, 타이완, 유럽 등 전 세계 반도체 강국에서 기존 300mm 웨이퍼를 이어갈 450mm 투자를 계획, 검토하고 있다는 내용이다.

미국에서는 인텔이, 타이완에서는 TSMC가 450mm 웨이퍼 생산계획을 발표했다. 모두 업계 1위다. 인텔은 시스템반도체 1위이면서 반도체 시장 최대 매출 기업이다. TSMC는 파운드리 시장 1위다. 관심은 메모리업계 1위인 삼성전자에 쏠린다.

삼성전자는 인텔이나 TSMC와는 달리 450mm 웨이퍼 투자에 대해 공식 발표를 한 일이 없다. 하지만 삼성전자는 인텔, TSMC와 함께 2008년 450mm 웨이퍼 공동 개발에 나선 업체다.

시스템반도체 미세공정은 이제 20나노급을 넘어 10나노급까지 넘어왔다. 인텔은 14나노 미세공정 양산계획을 발표했으며 메모리에서도 낸드플래시는 10나노급이다. 다음 수순은 원가 경쟁력을 웨이퍼 크기에서 찾게 될 것이라는 예상이다.

관련업계는 삼성이 이미 450mm웨이퍼 기술을 갖고 있다고 보고 있다. 업계는 삼성이 조용한 이유는 아직 450mm투자 시점이 아니기 때문이며 시점만 무르익는다면 투자를 할 것이라는 전망을 내놓고 있다.

■기술력 뒤지지 않는 삼성전자, 시점은?

삼성전자의 450mm 웨이퍼 기술도 뒤지지 않는다는 것이 업계의 분석이지만 양산은 비용 대비 효과를 고려해야 하는 다른 문제다.

기술력에서 삼성전자는 지난 2008년 업계 1위 업체들의 450mm 웨이퍼 공동 개발에 합류한 바 있다. 최근 글로벌파운드리, IBM도 합류했고 먼저 개발을 시작한 인텔, TSMC는 중기 비전으로 450mm 양산을 발표하며 기술력을 과시하고 있다.

삼성전자 관계자는 “주요 반도체, 관련 장비업체들과 협력해 준비해 나가겠지만 시기를 얘기할 단계는 아니다”고 말했다. 반면 CPU 시장의 독점적 지위를 누리는 인텔은 마케팅 차원에서 얼마든지 얘기할 수 있고 팹리스 고객을 유치해야 하는 TSMC 역시 450mm 웨이퍼 투자를 미룰 이유가 없지만 삼성전자는 다르다는 분석이다.

메모리 업계는 경쟁이 남아 있고 최근의 IT 트렌드가 소비자 중심의 PC에서 모바일 중심의 기업용 시장으로 넘어가면서 단가를 맞추는 경쟁을 할 이유가 없다는 분석도 나온다.

450mm 웨이퍼는 이제 초기 단계다. TSMC도 투자를 하면서 앞으로 5년간은 어려움이 있을 것이라고 예상했다. 장비 역시 이제 R&D 장비가 나오는 수준이다. 업계 관계자는 “450mm 웨이퍼와 관련해서는 장비도 마련돼야 하고 표준도 준비해야 한다”고 설명했다.

아직 시제품 단계의 장비라 투자비용도 기존 300mm 공장 대비 80% 가량이 더 들 것으로 전망됐다. TSMC는 450mm 웨이퍼 공장에 최대 80억달러를 투자할 계획이다. 한화로 환산하면 9조원을 훌쩍 넘는다.

토러스 투자증권 김형식 연구원은 “450mm 웨이퍼 팹 구축 비용은 기존 300mm 대비 거의 2배 가까이 더 드는 것으로 알고 있다”고 말했다. 생산성이 높아지더라도 초기 투자비용까지 고려해야 하는 상황에서 빠르게 대응하겠냐는 예상이다.

■메모리 업계 입장 달라

인텔의 450mm 웨이퍼 투자를 선행해 반도체 업계 1위라는 이미지를 굳히는 효과가 있다. CPU 시장 독점적인 사업자라는 위치 속에 독자적인 전략을 구사할 수도 있다.

TSMC 역시 시스템반도체가 14나노 등 미세공정으로 넘어가면서 한계점이 왔다는 인식 속에 서비스를 강화하기 위해 원가 절감에 더 집중하는 상황이다.

반면 메모리 사업을 주력으로 하는 우리나라 업체들은 초기 투자비용이 많은 450mm 웨이퍼 양산을 서두르지는 않을 전망이다.

SK하이닉스도 연초 450mm 웨이퍼에 대한 입장을 밝힌 바 있다. 권오철 SK하이닉스 사장은 연초 450mm 웨이퍼 투자에 대해 “업계 공감대가 부족하다”며 “끝이 어디인지는 모르겠지만 12인치 투자로 실리콘 기술 끝까지 갈 수도 있다”고 말했다. 상용화시점도 2017년 이후를 예상했다. 반면 해외 정부는 450mm 웨이퍼 선점에 대해 서두르는 분위기다. 유럽도 정부 차원에서 검토에 나섰다. 외신에 따르면 유럽연합(EU)는 이 지역 반도체 업체들을 지원하기 위해 450mm 파일럿 라인을 구축하는 방안을 검토하고 있다.

반도체 업계 관계자는 “인텔이나 TSMC의 450mm 웨이퍼 투자에 대한 의지는 상당히 강한 것으로 안다”며 “초기 투자비용이 좀 더 들더라도 궁극적으로는 비용절감 효과가 분명하기 때문에 먼저 나선 것”이라고 설명했다.

미국에서는 뉴욕에 450mm 공장건물이 지어졌다. 이 공장은 뉴욕 주정부가 지원하고 있다. R&D 장비가 이미 들어가 있다. EU의 모델이 되고 있다.

장비업계에서도 대응에 나서고 있다. 우리나라에서는 유일하게 유진테크가 개발은 시작했다. 유진테크는 미국 세마텍 프로젝트에 참여, 시장이 열릴 경우를 대비하고 있다. 해외에서는 어플라이드머티어리얼즈, 도쿄일렉트로닉스, 램리서치 등이 450mm 웨이퍼 장비를 개발하고 있다.