"AI시대, 첨단칩 제조엔 첨단 장비를"...미국 1·2위 장비업체 성능 경쟁

최근 인공지능(AI)의 영향으로 반도체 기술이 첨단화되면서 반도체 장비 기업들의 성능 경쟁도 치열해지고 있다.


21일 업계에 따르면 미국 반도체 장비 1·2위 기업인 어플라이드 머티어리얼즈와 램리서치는 20일 국내 최대 반도체산업 전시회인 '세미콘 코리아 2025'에서 각각 간담회를 열고 새로운 기술이 적용된 신제품을 소개했다. 이들은 ‘슈퍼을(乙)’이라 불리는 네덜란드 장비업체 ASML과 함께 세계 반도체 장비 시장 탑3로 꼽히는 기업이다. 삼성전자와 SK하이닉스 등 국내 기업들도 이들의 장비를 반도체 공정에 활용한다.

━

“2나노 경쟁서 수율잡아라”

어플라이드 머티어리얼즈(AMAT)가 이날 소개한 제품은 반도체의 미세한 결함을 분석하는 장비다. 반도체의 회로 간격은 10억 분의 1m 크기인 나노미터(㎚) 수준을 넘어서 1나노의 10분의 1인 옹스트롬(Angstrom)단위까지 점점 더 작아지고 있다. 회로가 미세해지며 결함을 찾기는 더욱 힘들어지고, 이로 인해 수율이 떨어지는 문제도 발생한다. 반도체 제조사 입장에서는 수율이 올라야 수익이 보장되기에 결함을 정확하고 빠르게 분석하는 장비에 대한 수요는 점점 커지고 있다.

AMAT는 신제품 ‘SEM비전 H20’이 전자빔과 AI 기술을 결합해 정확하고 빠르게 결함을 찾아낸다고 설명한다. 여기에는 아주 좁은 폭의 빔을 쏘아서 결함을 찾는 차세대 CFE(냉전계 방출) 기술이 업계 최초로 적용됐다. 이미지를 보고 결함을 판단하는 부분에서는 AI가 활용된다. 기존에는 장비가 촬영된 결함 이미지와 정상 이미지를 엔지니어가 최종적으로 구분해야 했지만, 각종 이미지와 반도체 설계도면 등을 딥러닝으로 학습한 AI가 사람 대신 판단해 시간을 단축시킨 것이다. 장만수 AMAT 이미징 및 프로세스 제어 기술 디렉터는 “이 장비를 통해 공정 사이클을 줄이는 등 반도체 제조업체들에 실질적 기여를 할 것”이라고 말했다.

━

램리서치 “신소재 다룰 첫 장비”

램리서치는 업계 최초로 몰리브덴을 기반으로한 원자층증착(ALD)장비를 소개했다. 반도체가 원할하게 작동하기 위해서는 내부 연결부에 전기신호가 빠르게 이동해야한다. 기존에는 이 연결부를 텅스텐으로 만들었지만 회로 선폭이 점점 미세화되면서 텅스텐보다 ‘비저항’이 낮은 몰리브덴이 대체물질로 떠올랐다. 비저항이란 전류의 흐름을 얼마나 거스르는지 측정하는 척도로 비저항이 낮을수록 신호 속도가 빨라져 반도체의 성능은 좋아진다.


카이한 애쉬티아니 램리서치 ALD/CVD 금속 사업 부문장 겸 부사장은 “마이크론을 포함한 글로벌 메모리 반도체 기업들이 올해부터 램리서치의 ALD 장비 신제품을 3D 낸드플래시 메모리 양산에 적용할 계획이다”라며 “낸드 뿐만 아니라 D램, 파운드리(반도체 위탁생산) 공정에도 순차적으로 상용화할 것으로 기대한다”고 말했다. 삼성전자와 SK하이닉스에 장비 공급이 되냐는 질문에는 애쉬티아니 부사장은 “모든 고객사에 장비를 공급하며, 여기에는 당연히 한국 고객사도 포함된다”며 “검증 평가 중이거나 파일럿 단계인 고객사도 있다”고 말했다.

한편 글로벌 반도체 시장 규모는 점점 성장해 2030년에는 1조달러 돌파할 것으로 전망된다. 가우라브 굽타 가트너 연구원은 세미콘 개막 첫날인 19일 열린 기자간담회에서 “2030년이나 2031년이면 전 세계 반도체 산업의 매출이 1조 달러를 넘어설 것으로 본다”며 “그래픽처리장치(GPU)와 AI 프로세서가 성장세를 주도할 것”이라고 말했다.

이어 굽타 연구원은 “주요 벤더(공급업체)들이 기술이 성숙해지면서 수율 향상에 집중할 것”이라며 파운드리(반도체 위탁생산) 시장과 관련해서는 “TSMC를 제외하고는 현재 수율을 높이는 데 어려움을 겪고 있다”고 분석했다.



박해리([email protected])