반도체는 우리의 삶에 필수적인 전자 부품입니다. 스마트폰, 컴퓨터, 자동차, 가전제품 등 다양한 분야에서 사용되는 반도체는 웨이퍼라는 재료로 만들어집니다. 웨이퍼는 반도체의 성능과 품질에 큰 영향을 미치는 핵심 요소입니다. 그렇다면 웨이퍼는 무엇이고 , 어떤 종류와 특성이 있으며 , 한국의 웨이퍼 기업은 어떤 상황에 있는지 알아보겠습니다.
반도체 웨이퍼란 무엇이고 왜 중요할까?
반도체 웨이퍼는 반도체 칩을 만들기 위한 핵심 재료로 , 실리콘이나 갈륨 아세나이드 등의 단결정 기둥을 얇게 썰어 만든 원형의 판입니다. 웨이퍼 위에 다양한 공정을 거쳐 전자 회로를 새기고 , 일정한 크기로 잘라 개별적인 반도체 칩으로 만듭니다. 반도체 칩은 스마트폰, 컴퓨터, 자동차, 가전제품 등 우리 생활의 많은 부분에 쓰이는 전자 부품으로 , 웨이퍼의 품질과 수량은 반도체 산업의 경쟁력에 큰 영향을 미칩니다.
웨이퍼의 종류와 특성
웨이퍼는 크기, 두께, 재료, 구조 등에 따라 다양한 종류가 있습니다. 웨이퍼의 크기는 지름으로 표현하며 , 150mm (6 인치 ), 200mm (8 인치 ), 300mm (12 인치 ) 등이 있습니다 . 웨이퍼의 크기가 클수록 한 번에 생산할 수 있는 반도체 칩의 수가 많아져 효율이 높아집니다 . 웨이퍼의 두께는 보통 0.5mm ~ 1mm 정도이며 , 두께가 얇을수록 제조 원가가 줄어듭니다 . 웨이퍼의 재료는 실리콘 , 갈륨 아세나이드 , 사파이어 , 실리콘 카바이드 등이 있으며 , 각각의 재료는 전기적 , 열적 , 광학적 특성에 따라 적합한 용도가 있습니다 . 예를 들어 , 실리콘은 가장 흔하고 저렴한 재료로 , 메모리, CPU, GPU 등에 쓰이며 , 갈륨 아세나이드는 높은 주파수와 전력을 다루는 RF, LED, 레이저 등에 쓰입니다. 웨이퍼의 구조는 연마 웨이퍼, 에피텍셜 웨이퍼 , SOI 웨이퍼 등이 있으며 , 각각의 구조는 반도체의 성능과 집적도에 영향을 줍니다. 예를 들어 , 연마 웨이퍼는 가장 기본적인 구조로 , 단순히 잉곳을 썰고 연마한 웨이퍼입니다. 에피텍셜 웨이퍼는 연마 웨이퍼 위에 에피텍셜 층을 증착한 웨이퍼로 , 에피텍셜 층은 불순물이 없고 결함이 적어 반도체의 품질을 향상합니다. SOI 웨이퍼는 실리콘 층과 절연 층을 붙인 웨이퍼로 , 절연 층은 전기적 잡음을 줄이고 소비 전력을 낮춰 반도체의 성능을 높입니다.
웨이퍼의 현황과 분류
웨이퍼는 반도체 제조 공정의 첫 단계이므로 , 웨이퍼의 수요와 공급은 반도체 시장의 동향을 반영합니다. 최근에는 5G, AI, IoT, 자율주행 등의 신기술이 발전하면서 반도체의 수요가 증가하고 있습니다. 특히 , 코로나 19 팬데믹으로 인해 원격 근무와 학습 , 온라인 쇼핑 , 엔터테인먼트 등의 수요가 늘어나면서 반도체의 부족 현상이 발생했습니다 . 이에 따라 웨이퍼의 가격도 상승하고 있으며 , 웨이퍼 제조업체들은 생산량을 늘리기 위해 투자를 확대하고 있습니다 .
웨이퍼 제조업체는 크게 웨이퍼 재료업체와 웨이퍼 가공업체로 나눌 수 있습니다. 웨이퍼 재료업체는 웨이퍼의 원재료인 실리콘이나 갈륨 아세나이드 등을 제조하고 , 웨이퍼 가공업체는 웨이퍼 재료업체로부터 원재료를 공급받아 웨이퍼를 생산합니다 . 웨이퍼 제조업체 중에서도 가장 큰 비중을 차지하는 것은 실리콘 웨이퍼 제조업체입니다 . 실리콘 웨이퍼 제조업체는 크게 연마 웨이퍼 제조업체와 에피텍셜 웨이퍼 제조업체로 구분할 수 있습니다 . 연마 웨이퍼 제조업체는 실리콘 잉곳을 썰고 연마하여 연마 웨이퍼를 만드는 업체이며 , 에피텍셜 웨이퍼 제조업체는 연마 웨이퍼 위에 에피텍셜 층을 증착하여 에피텍셜 웨이퍼를 만드는 업체입니다 .
반도체 웨이퍼 관련주
한국은 반도체 제조업체로 세계적인 명성을 가지고 있습니다. 삼성전자와 SK 하이닉스는 메모리 반도체 시장에서 1 위와 2 위를 차지하고 있으며 , 삼성전자는 비메모리 반도체 시장에서도 5 위에 올라있습니다 . 이러한 반도체 제조업체들은 웨이퍼를 자체 생산하거나 외부에서 공급받아 반도체 칩을 만듭니다 . 삼성전자는 자체적으로 연마 웨이퍼와 에피텍셜 웨이퍼를 생산하고 있으며 , SK 하이닉스는 연마 웨이퍼를 자체 생산하고 에피텍셜 웨이퍼는 외부에서 공급받고 있습니다 .
OCI, 한온시스템, 세메스, 원익 IPS, 에스에프에이, 케이씨, AP 시스템, 피에스케이, 이오테크닉스, 한미반도체, 테스
OCI 는 반도체용 폴리실리콘을 공급하는 유일한 국내 회사입니다. 반도체용 폴리실리콘은 실리콘 웨이퍼의 주원료로 , 고순도와 고품질이 요구됩니다. OCI는 반도체용 폴리실리콘 시장에서 세계 4 위의 점유율을 가지고 있으며 , SK 실트론과 같은 국내 웨이퍼 업체뿐만 아니라 삼성전자, SK 하이닉스 , TSMC 등의 반도체 업체에도 공급하고 있습니다.
한온시스템은 반도체 웨이퍼를 가공하는 업체로 , 반도체 패키지 서브스트레이트를 생산합니다. 반도체 패키지 서브스트레이트는 반도체 칩과 외부 회로를 연결하는 역할을 하며 , 반도체의 성능과 신뢰성에 영향을 줍니다. 한온시스템은 반도체 패키지 서브스트레이트 시장에서 세계 2 위의 점유율을 가지고 있으며 , 고성능 컴퓨팅 , 5G 통신, 자율주행 등의 신기술에 적용되는 제품을 개발하고 있습니다.
세메스는 반도체 웨이퍼에 회로를 그리는 공정인 리소그래피 장비를 생산하는 업체로 , 세계 3 위의 점유율을 가지고 있습니다. 세메스는 삼성전자와 SK 하이닉스를 주요 고객으로 하고 있으며 , 중국 , 대만 , 유럽 등의 반도체 업체에도 공급하고 있습니다 . 세메스는 차세대 리소그래피 기술인 EUV ( 극자외선 ) 장비의 개발에도 주력하고 있습니다 .
원익 IPS 는 반도체 웨이퍼에 회로를 그리는 공정인 리소그래피 장비의 부품인 마스크 블랭크를 생산하는 업체로 , 세계 1 위의 점유율을 가지고 있습니다. 마스크 블랭크는 반도체 웨이퍼에 회로를 그리는 데 필요한 패턴을 갖고 있는 재료로 , 반도체의 성능과 품질에 영향을 줍니다 . 원익 IPS 는 삼성전자 , SK 하이닉스 , TSMC 등의 반도체 업체에 공급하고 있습니다 .
에스에프에이는 반도체 웨이퍼에 회로를 그리는 공정인 리소그래피 장비의 부품인 레티클 박스를 생산하는 업체로 , 세계 1 위의 점유율을 가지고 있습니다 . 레티클 박스는 마스크 블랭크에 패턴을 형성한 레티클을 보관하고 전달하는 역할을 하며 , 반도체의 품질과 안전에 영향을 줍니다 . 에스에프에이는 삼성전자 , SK 하이닉스 , TSMC 등의 반도체 업체에 공급하고 있습니다 .
케이씨는 반도체 웨이퍼에 회로를 그리는 공정인 리소그래피 장비의 부품인 펠리클을 생산하는 업체로 , 세계 1 위의 점유율을 가지고 있습니다 . 펠리클은 레티클을 보호하고 먼지를 차단하는 역할을 하며 , 반도체의 품질과 성능에 영향을 줍니다 . 케이씨는 삼성전자 , SK 하이닉스 , TSMC 등의 반도체 업체에 공급하고 있습니다 .
AP 시스템은 반도체 웨이퍼에 회로를 그리는 공정인 리소그래피 장비의 부품인 레이저를 생산하는 업체로 , 세계 2 위의 점유율을 가지고 있습니다 . 레이저는 반도체 웨이퍼에 회로를 그리는 데 필요한 빛을 발생시키는 역할을 하며 , 반도체의 성능과 품질에 영향을 줍니다 . AP 시스템은 삼성전자 , SK 하이닉스 , TSMC 등의 반도체 업체에 공급하고 있습니다 .
피에스케이는 반도체 웨이퍼에 회로를 그리는 공정인 리소그래피 장비의 부품인 트랙을 생산하는 업체로 , 세계 2 위의 점유율을 가지고 있습니다 . 트랙은 반도체 웨이퍼에 저항막을 도포하고 개발하는 역할을 하며 , 반도체의 성능과 품질에 영향을 줍니다 . 피에스케이는 삼성전자 , SK 하이닉스 , TSMC 등의 반도체 업체에 공급하고 있습니다 .
이오테크닉스는 반도체 웨이퍼에 회로를 그리는 공정인 리소그래피 장비의 부품인 렌즈를 생산하는 업체로 , 세계 1 위의 점유율을 가지고 있습니다 . 렌즈는 반도체 웨이퍼에 레이저를 조사하는 역할을 하며 , 반도체의 성능과 품질에 영향을 줍니다 . 이오테크닉스는 삼성전자 , SK 하이닉스 , TSMC 등의 반도체 업체에 공급하고 있습니다 .
한미반도체는 반도체 웨이퍼에 회로를 그리는 공정인 리소그래피 장비의 부품인 펠리클 프레임을 생산하는 업체로 , 세계 1 위의 점유율을 가지고 있습니다 . 펠리클 프레임은 펠리클을 고정하고 보호하는 역할을 하며 , 반도체의 품질과 안전에 영향을 줍니다 . 한미반도체는 삼성전자 , SK 하이닉스 , TSMC 등의 반도체 업체에 공급하고 있습니다 .
테스는 반도체 웨이퍼에 회로를 그리는 공정인 리소그래피 장비의 부품인 스테이지를 생산하는 업체로 , 세계 1 위의 점유율을 가지고 있습니다 . 스테이지는 반도체 웨이퍼를 정밀하게 이동하고 정렬하는 역할을 하며 , 반도체의 성능과 품질에 영향을 줍니다 . 테스는 삼성전자 , SK 하이닉스 , TSMC 등의 반도체 업체에 공급하고 있습니다 .
이번 포스팅에서는 반도체 웨이퍼에 대해 알아보았습니다. 웨이퍼는 반도체 칩을 만들기 위한 핵심 재료로 , 크기, 두께, 재료, 구조 등에 따라 다양한 종류가 있습니다. 웨이퍼의 수요와 공급은 반도체 시장의 동향을 반영하며 , 최근에는 5G, AI, IoT, 자율주행 등의 신기술이 발전하면서 웨이퍼의 가격이 상승하고 있습니다 . 한국은 반도체 제조업체로 세계적인 명성을 가지고 있으며 , 웨이퍼 제조업체들도 세계적인 경쟁력을 갖추고 있습니다 . 에피텍셜 웨이퍼는 반도체의 성능과 품질을 높이는 중요한 역할을 하며 , 한국의 에피텍셜 웨이퍼 기업들은 실리콘 카바이드 웨이퍼 등의 미래 시장을 선점하기 위해 노력하고 있습니다 . 웨이퍼는 반도체 산업의 핵심이며 , 반도체 산업은 우리의 삶의 질을 향상시키는 핵심이라고 할 수 있습니다 . 웨이퍼에 대한 관심과 지원이 더욱 필요한 시점입니다.