반도체 장비 부품 산업 및 부대설비 산업

1. 반도체 장비 부품 산업

 반도체 장비가 중요한 만큼 이를 구성하는 장비 부품 역시 중요하다. 반도체 공정은 특성상 부식성 가스나 고열을 사용하는 경우가 많아 높은 화학적, 열적 내구성이 있어야 하는 경우가 많다. 매우 적은 변성에 의해서도 수율에 영향을 받을 수 있으므로 새로운 재료를 연구하고 부품을 적용하는 것 역시 중요하다. 반도체 제조 업체에서는 매번 새로운 비싼 부품을 갈아 낄 수 없으므로 주기적으로 화학적 세척, 세정을 통해 수명을 늘리는 노력을 한다. 또한 전문적으로 부품의 세정 및 재생을 진행하는 업체도 다수 존재한다. 대표적인 소모품으로는 가스의 흐름을 감지하고 유량을 조절하는 MFC(Mass Flow Controller), 반도체 공정을 진행할 때 웨이퍼를 고정하는 할을 하며 화학 가스에 노출이 많이 되는 세라믹 클램프 등이 있다. 소모품이 아닌 장비의 보조 설비에는 전원 랙(Power Rack), 펌프(Pump), 가스 컨트롤러(Gas Controller) 등이 있다.

2. 반도체 부대설비 산업

 반도체 제조에 관한 거의 모든 산업을 알아보았다. 마지막은 반도체 공장인 라인에 대한 설명이다. 반도체를 제조하는 공장을 라인(Line)이라고 한다. 라인에서 실제로 반도체가 만들어지는 곳은 클린룸(Clean room)으로, 클린룸은 미세 입자의 수, 온도, 습도, 진동 등을 제어하는 공간이다. 반도체의 크기가 미세화됨에 따라 작고 적은 오염에 의해서도 쉽게 소자의 특성이 저하되는 양상을 보인다. 따라서 이것을 제어할 수 있는 공간이 필수적이다. 클린룸은 여러 특성을 제어하는 수준에 급이 나뉘며 이에 따라 가격이 기하급수적으로 상승한다.
 반도체 라인은 제조사의 기밀로 분류되어 철저한 관리 감동을 거친다. 건물이 몇 층으로 지어지는지, 각 층의 역할은 무엇인지도 누설할 수 없다. 라인 안의 장비 배열 같은 단순한 정보도 기밀에 해당하므로 라인의 사진 촬영 등은 특별한 경우가 아니면 허가받기가 어렵다. 건축에서도 마찬가지다. 반도체 라인은 특성상 건축에 필요한 노하우가 필요하며, 라인의 구성이 제조 회사의 기밀과도 직결되어 실제로 반도체 라인을 건축할 수 있는 능력을 갖춘 회사는 많지 않다.
 라인에는 이외에도 여러 시설이 있다. 가장 먼저 반도체 제조에 필요한 약품을 공급하는 배관 시설이 있다. 배관 시설은 가스, 용액 등의 공급이 원활하게 이루어지도록 유량을 관리하는 시설로 누출 및 누수 없이 시공하는 것이 중요하다. 공급뿐 아니라 사용된 가스와 용액의 회수와 순환도 제대로 이뤄지도록 해야 한다. 다음으로는 반도체 공정 중 발생하는 부산물을 처리하는 배기 시설이 있다. 배관 시설의 일부에 해당하기도 하는데, 반도체 공정 중 발생한 부산물을 포집하여 안전하게 처리하는 역할을 한다. 반도체 공정 부산물에는 질소와 같이 인체에 무해한 것도 있으나 대부분은 독성이나 환경에 악영향을 미치는 물질들을 포함한다. 예를 들면 황산이나 염소가스와 같은 독성물질과 프레온가스 같은 환경 유해 물질, 발화성 가스 등은 스크러버와 같은 세정장치를 통해 정화된 후 배출된다.

3. 최근의 산업 동향

 반도체 업종은 일종의 성숙기에 진입한 시장이기 때문에 비교적 큰 뉴스가 나오기 힘들다. 그런데도 최근 들어 대기업체의 인수 합병이 끊이지 않고 있어 관심을 끌고 있다.
 비메모리 업계에서는 GPU Geforce 시리즈로 잘 알려진 미국의 반도체 기업 엔비디아가 영국의 반도체 설계 기업 ARM을 인수하려는 것과 미국의 반도체 기업은 AMD가 FPGA 반도체의 대표주자 자일링스(Xilinx)를 인수한 것이 대표적인 예이다. 엔비디아는 ARM 인수로 반도체 설계 분야에서 칩리스, 팹리스를 망라한 광범위한 기술력 확보를 노리고 있고, CPU/GPU에서 강점을 가진 AMD는 데이터센터, 무선 통신장비, 항공 운영 시스템 그리고 자율주행에 강점을 가진 FPGA 영역으로 사업 범위를 넓히게 되었다. 엔비디아와 AMD 모두 자사의 주력 분야와 겹치지 않는 분야를 인수하여 포트폴리오를 넓히고 자사 칩을 다양한 운영체계에 활용하는 방향의 전략을 펼치는 것이다.
 이들보다 더 성숙화된 메모리 업계에서도 빅딜이 있었다. SK하이닉스가 인텔의 NAND 플래시 사업을 인수하였는데, 이로써 SK하이닉스는 DRAM에 이어 플래시 메모리에서도 세계 2위 기업으로 성장할 발판을 마련하게 되었다. 인수하기로 한 인텔의 부문은 중국 다롄에 있는 공장으로, 중국 업체가 호시탐탐 노리던 반도체 제조시설을 인수하여 중국 업체의 진입을 막는 전략적 선택이라는 평가도 있지만 동시에 중국 의존도가 높아진다는 우려도 커지게 되었다.
 인수합병으로 인한 사업 역량 확장이 아닌 업체 간 자체 기술력 강화 경쟁도 계속되고 있다. 그동안 PC에 인텔의 칩을 받아서 사용해온 애플은 자체 개발한 반도체 칩을 탑재한 노트북 제품을 선보였다. 스마트 디바이스 등에서만 자체 개발한 SoC 칩을 사용하였던 애플이 약 15년 만에 자체 칩을 다시 사용하게 된 것이다. 이에 따라 파운드리 업체는 TSMC에 대한 의존도가 높아진 것은 사실이지만, 위험을 감수할 수 있을 정도로 월등한 설계 실력을 보유하였다는 것은 애플의 끊임없는 기술 개발 노력의 산물이다.
 자체 생산 인프라의 확정으로 경쟁력을 강화하는 시도도 지속되고 있다. 삼성전자는 세계 최대 규모 반도체 생산 공장인 평택 2라인의 가동을 시작하였고, 이곳은 파운드리, DRAM, NAND 플래시의 생산라인을 모두 갖추었다. 특히 이 라인은 EUV 설비를 공통으로 사용할 수 있도록 시스템이 설계되는 복합적 라인으로 알려져 시너지 효과를 극대화할 것이다. 이처럼 반도체 기업들의 경쟁력 강화 시도는 접근 방향성에서 차이를 보인다. 그러나 공통으로 장기적 관점에서 현재의 약점을 보완하고, 각자가 보유한 강점을 극대화시켜 시장에서의 입지를 공고히 하려는 지향점을 가지고 있다. 앞으로는 일시적인 수급 불균형으로 인한 가격하락뿐 아니라 정치 외교 등의 외부 요인에 대한 내성을 키우고 시장 지배력을 확보하려는 시도가 활발해질 것이다.