이슈에서 수혜주 찾기 - 반도체 미세화

요약

• 외계어가 많아 접근하기 어려운 IT분야, 큰 틀은 꼭 알아야 한다
• 반도체는 미세화 기술이 핵심이다
• 노광 기술 개발 지연으로 MPT 공정이 부각되고 있다
• 매출 비중을 확인해 수혜 강도를 따져보고, 긴 흐름에서 보자

‘핀펫’

‘14나노’

‘미세화’

IT 관련주 투자에 있어서 애로사항을 딱 한 가지만 꼽으라면, 단연코 ‘용어’입니다. 도무지 알 수 없는 외계어로 구성된 각종 보고서나 뉴스는 투자자들의 접근을 가로막는 장애물입니다.

하지만 IoT(사물인터넷), 빅데이터, 스마트카 등 첨단 산업과 연관된 IT분야를 그냥 통으로 접고 넘어가기엔 투자 대상의 범위가 너무 좁아집니다. 전공자가 아니라도 주식 투자에 입문했다면 용어, 기술의 트렌드 등 굵직한 부분은 어느 정도 알고 있어야 합니다.

이틀 전 한 언론에서 삼성전자가 비메모리 분야에서 14나노 ‘핀펫’ 공정을 본격적으로 도입한다고 전했습니다. 해당 기사를 통해 자주 등장하는 외계어를 해석하고 현재 반도체 산업의 기술적 트렌드와 수혜주를 짚어 보겠습니다.

“삼성전자가 10나노미터(㎚)급 파운드리 사업 속도를 낸다. 기존 14나노 공정을 고도화한다. 수율과 칩 성능을 끌어올리고 내년 말 10나노 핀펫을 양산한다.

삼성전자는 최근 기존 14나노 공정 고도화 작업에 착수했다. 기존 생산 설비를 유지하면서 칩 설계 등을 변경하는 것이 골자다.

기존 공정을 고도화하면 칩 성능을 한 단계 끌어올릴 수 있다. 소비 전력 수준을 낮춰 전력 효율성을 높이고 데이터 처리 속도가 향상된다. 14나노는 20나노 공정 대비 전력 소모는 35% 줄이고 데이터 처리 속도는 20% 높였다.” <전자신문 - 10나노 MPW 돌리고 14나노 고도화하고…삼성전자 핀펫 파운드리 `가속도`>

반도체 관련 기사를 읽으면 자주 등장하는 것 중 하나가 ‘나노(nm)’라는 단위입니다. 첨단 IT분야인 만큼 엄청 작은 단위인 것은 짐작할 수 있습니다. 그럼 실제 나노라는 싸이즈는 어느 정도일까요. 1나노는 10억분의 1미터입니다. 감이 잘 오지 않죠. 우리 몸의 일부분을 예로 들어보겠습니다. 1나노는 머리카락 굵기의 무려 10만분의 1입니다. 사람의 눈으론 절대 판독이 불가능한 단위입니다. 즉 그만큼 가늘고 얇게 반도체 회로를 새기고 있으며, 기술 발전에 따라 그 단위는 점점 더 작아지고 있습니다. 이를 반도체 미세화라고 합니다.

그럼 반도체 메이커들이 왜 앞다퉈 미세화 기술에 열을 올릴까요. 간단합니다. 회로를 미세하게 새기면 한 장의 웨이퍼에서 상대적으로 많은 양의 칩을 생산할 수 있습니다. 원재료는 같은데 제품은 많이 만들 수 있으니 생산원가가 절감됩니다. 더불어 반도체의 성능도 좋아지며 반대로 전력소모는 줄어듭니다.

참고로 기사에 등장하는 '핀펫'이란 용어도 비메모리 반도체 미세화 기술 중 하나입니다. 기존 반도체 칩 구조는 평면(2D) 구조로 이뤄져 있는데 이를 입체(3D) 구조로 설계하면서 위로 돌출된 부분이 물고기 등지느러미(Fin)와 닮아, ‘핀펫(FinFET)’이라 부릅니다.

반도체 기술 발전을 논하면 빠지지 않고 등장하는 아저씨가 있습니다. 인텔의 창립에도 기여한 고든 무어라는 사람입니다. 이 분이 반도체 업계에 남긴 중요한 이론이 있는데, 바로 ‘무어의 법칙’입니다. 무어의 법칙이란 반도체 직접회로의 성능이 18개월마다 2배로 증가한다는 것입니다.

여기서 잠깐, 반도체 회로를 새기는 공정(전공정)에 대해 설명하겠습니다. 반도체 전공정은 크게 ‘증착 – 감광액 도포 - 노광 – 현상 – 식각 – 스트립’ 순으로 진행됩니다. 풀어 설명하자면, 박막을 입히고 → 회로를 새기기 위해 감광액을 뿌리고 → 노광장비로 회로를 그린 다음 → 회로가 새겨 있지 않은 부분은 현상액으로 제거하고 → 필요 없는 막을 식각 공정으로 깎고 → 스트립 공정으로 회로 위의 감광액을 제거합니다. 이와 같은 과정을 수십 번 반복해야 반도체 칩이 완성됩니다.

※ 아래 반도체 공정 이미지는 Sprit Investor 님 글에서 발췌했습니다.

반도체 회로 패턴의 핵심은 ‘노광’입니다. 노광 장비에서 발사된 빛이 포토 마스크(반도체 회로가 설계된 판)를 통과해 웨이퍼 위에 뿌려진 감광액에 닿으면 비로소 회로가 그려집니다. 노광 장비는 실제 회로를 그리는 장비이기 때문에 가격도 수천억원대로 어마어마합니다.(타 장비는 수십억원대) 미세화 기술 역시 노광 장비의 업그레이드 주기에 따라 발전해 왔습니다.
 
그런데, 30나노 공정서부터 노광 장비 개발이 지연되고 있습니다. 빛의 파장이 짧을수록 회로를 미세하게 새기는 것이 가능한데, 더 짧은 파장의 빛을 사용하기엔 아직 기술력이 부족한 것입니다. 참고로 현재 노광에 사용되는 빛은 Ar2(불화아르곤2)이며 10나노 공정으로 가기 위해선 EUV(극자외선)을 도입해야 합니다. 삼성전자와 인텔이 네덜란드의 ASML에 지분투자를 통해 EUV 장비 개발을 진행하고 있지만, 아직 양산 단계에 접어들진 못하고 있습니다. 때문에 50여년전 세운 무어의 법칙이 깨지는 것이 아닌가 하는 우려도 일각에선 나왔습니다.

다만 이미 비메모리뿐만 아니라 메모리 쪽에서도 10~20나노 공정이 진행되고 있습니다. 노광 장비 개발 지연으로 새롭게 등장한 개념인 MPT(멀티패터닝기술) 덕입니다. MPT는 서로 다른 마스크를 사용해서 노광 공정을 거치는 것을 말합니다. 두 장의 마스크를 사용하면 DPT(듀얼패터닝기술), 네 장의 마스크를 사용하면 QPT(쿼더러플패터닝기술)이라고 합니다. 쉽게 말해 노광 공정으로 회로를 미세하게 그릴 수 없으니, 상대적으로 패턴을 여러 번 형성하는 노가다 작업을 거치는 것입니다.

여기에서 부각 받는 공정이 바로 ‘증착’과 ‘식각’ 공정입니다. 패턴을 여러 번 형성한다는 것은 그만큼 증착과 식각 공정도 늘어난 다는 것을 의미합니다. 이는 메모리와 비메모리 모든 분야에 해당하는 이슈입니다. 때문에 반도체 미세화 공정의 수혜주로 부각 받는 곳 역시 증착과 식각 공정에 관련된 업체들입니다. 

다시 기사로 돌아와서..

삼성전자는 비메모리 분야에서 미세화 기술을 더 앞당길 계획입니다. 신규 라인 증설이 아니기 때문에 장비 업체들 보단 소재 업체를 주목하는 것이 더 타당해 보입니다. 미세화가 진행되면 증착과 식각 공정 횟수는 늘어나게 됩니다. 따라서 관련 소재를 만드는 업체들을 살펴봐야 합니다.

먼저 특수가스 업체인 OCI머티리얼즈(036490)와 원익머트리얼즈(104830)를 들 수 있습니다. 두 업체 모두 증착 공정에 사용되는 특수가스인 NF3(삼불화질소)와 SiH4(모노실란) 등을 만듭니다. 특히 OCI머티리얼즈는 NF3, SiH4 두 제품에서 글로벌 시장 점유율 상위권을 기록하고 있습니다.

한솔케미칼(014680), 이엔에프테크놀로지(102710), 동진쎄미켐(005290) 등 식각액을 만드는 업체들도 있습니다. 또한 DPT 공정용 희생막 재료를 만드는 디엔에프(092070)도 있죠. 참고로 DPT 희생막 재료는 삼성전자가 듀얼 벤더 체제로 운영하고 있습니다. 

증착, 식각 공정용 소재는 아니지만, 포토 마스크의 원재료인 블랭크 마스크를 만드는 에스앤에스텍(101490)도 주목해야합니다. MPT 공정이 마스크를 여러 장 사용하기 때문에 포토 마스크의 원재료인 블랭크 마스크 수요가 늘어날 수 밖에 없습니다.

끝으로 해당 종목은 큰 틀에서 접근하시기 바랍니다. 미세화 공정이 메가 트렌드이니 만큼, 길게 봐야합니다. 또한 미세화 공정 관련 제품 비중도 확인해 야합니다. 비중이 큰 업체도 있지만, 타 사업부를 같이 운영하고 있어 상대적으로 비중이 미미한 경우도 있습니다.

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