완제품은 韓, 소재는 日…HBM 경쟁의 이면

지난 1980년대부터 1990년대까지 두 차례에 걸친 메모리 반도체 치킨게임이 진행되면서 메모리 반도체 시장에는 지각변동이 일어났다. 일본이 지배하던 당초 시장 구조가 재편되고, 한국이 메모리 1위 자리로 올라선 것이다.

그러나 실제로 내부 실상을 들여다보면 한국이 진정한 의미에서 1등이라고 말하기는 어렵다. D램, 낸드플래시 등 완제품 메모리 영역에서는 시장 리더지만 소재 분야에서는 여전히 일본 의존도가 높기 때문이다. 사실상 역할이 분담된 셈이다.

SK하이닉스 HBM 소재·장비 상당수 日 독점

이 같은 상황은 SK하이닉스의 HBM(고대역폭 메모리) 밸류 체인을 통해서도 확인할 수 있다.

HBM은 기존 D램과 달리 초미세 TSV(실리콘 관통 전극) 적층 구조를 채택한다. 이 과정에서 쓰이는 핵심 소재와 장비는 일본 기업들이 사실상 독점 공급하고 있다. 특히 HBM 적층 공정에서 필수적인 언더필(Underfill) 소재는 일본 나믹스(NAMICS)가 사실상 단독으로 공급하고 있다. 언더필은 반도체 칩과 기판 사이의 빈 공간을 채워주는 특수 에폭시다. 마이크로범프로 칩을 붙인 뒤 그 사이 틈새에 액체 형태로 흘려 넣어 경화시킨다. 대체제를 찾기 어려워 국산화 진척도가 더디다.

반도체 웨이퍼도 일본이 상당수 공급하고 있다. SK하이닉스는 신에츠화학으로부터 실리콘 웨이퍼 상당수를 공급받는 걸로 알려졌다. 신에츠화학은 1926년 설립된 회사로, 현재 반도체 실리콘 웨이퍼 글로벌 시장을 약 30% 점유하며 세계 1위를 기록 중이다. 웨이퍼 시장을 양분하는 SUMCO의 점유율까지 합칠 경우 일본 기업의 글로벌 웨이퍼 시장 점유율은 최대 70%에 달할 것으로 관측된다.

아울러 SK하이닉스는 포토레지스트(PR) 대부분을 도쿄오카공업(TOK)로부터 공급받으며, 절연재(EMC)는 JSR, 아사히카세이 등과 협업 중이다. 이들 소재는 HBM을 만드는 핵심 소재로 분류된다.

장비 부문에서도 일본에 대한 의존도가 높다. 웨이퍼를 수십 마이크로미터(㎛) 수준으로 얇게 가공하는 그라인딩·다이싱 장비도 일본 디스코(DISCO)가 세계 점유율 90% 이상을 차지하고 있다. HBM처럼 초박형 웨이퍼를 요구하는 공정에서는 디스코 장비를 사실상 대체할 수 없는 상황이다.

韓 기업 장비서 일부 성과 있어...소재는 여전히 日 리더

다만 장비 부문에서는 일부 국산화 성과가 나타나고 있다. 원익IPS(식각 장비), PSK(세정 장비), 한미반도체(본딩·검사 장비) 등 국내 주요 기업은 SK하이닉스 HBM 생산에 중요한 장비를 공급하며 입지를 확대하는 것이다.

그러나 소재 분야에서는 여전히 일본이 압도적이다. 반도체 소재는 한 번 채택되면 수율과 직결되기 때문에 수년 이상 검증 데이터가 필요한데, 일본 기업들은 이미 20~30년간의 데이터와 신뢰를 확보했다. 한국 기업이 대체재를 개발하더라도 양산 적용까지는 긴 시간이 걸릴 수밖에 없다.

시장 구조에서도 차이가 난다. 일본 기업들은 매출 규모가 작더라도 특정 소재에 수십 년간 집중 투자하는 B2B 특화 문화를 갖고 있다. 나믹스(NAMICS)가 HBM 언더필을 20년 넘게 연구·공급하며 독점적 지위를 확보한 것이 대표적이다. 반면 한국 기업들은 대규모 양산과 빠른 시장 확대에 익숙해, 상대적으로 규모가 작은 틈새 소재 시장에 장기간 투자하기 어려운 구조다.