日 반도체 핵심소재 수출 제제,

실제 영향은?

일본의 갑작스런 경제 보복으로

국내 증시가 시끄럽습니다. 

이달 초 일본은 자국에서 생산된

핵심 반도체 소재의

한국 수출 규제를 선언했습니다.

이에 일각에서는

'반도체 산업에 치명타를 안겼다',

'미국의 화웨이 제제를 뛰어 넘는 수준이다'

라고 격양된 목소리를 내는가 하면,

'실제 영향은 제한적이다'라는 등의

갑론을박이 계속되고 있죠.

단기적으로는

영향이 적다는 의견이 중론이지만,

삼성전자의 이재용 부회장이

일본에 직접 방문하면서

사안의 중요성이 재조명되고 있습니다.

과연 이 반도체 싸움의 실체는 무엇인지

오늘은 좀 더 깊이 있게 알아보고자 합니다.

노광∙식각,

반도체 제조 핵심 공정

일본이

수출 제제를 실시하겠다고 밝힌 품목은

플루오린 폴리이미드, 고순도 불화수소

(식각 공정 소재), 포토 레지스트 3가지입니다.

이 중 불화수소와 포토 레지스트는

반도체 제조 공정에 쓰이는 핵심 소재입니다. 

반도체를 제조하는 공정은

판화를 새기는 작업이나

사진을 현상하는 작업과 매우 유사합니다.

먼저 실리콘으로 만든

원판 모양의 웨이퍼를 놓고 

산화막을 증착합니다.

*증착[Deposition]

: 웨이퍼 표면에 얇은 막을 씌워 전기적 특성을 갖도록 만드는 공정.

그 위에 포토 레지스트를 뿌립니다. 

(우리나라 말론 '감광제'라는 뜻으로

빛에 반응하는 물질)

그리고 노광(리소그래피) 장비로

반도체 회로 패턴을 그립니다. 

이후 회로 패턴을 제외한 부분을

현상액으로 제거해줍니다. 

그런데 감광제(포토 레지스트)는

반도체 회로를 그리기 위한 목적이지

감광제 자체가

반도체의 일부분이 되는 것은 아닙니다. 

감광제 밑에 위치한 산화막에

회로를 새기는 것이 원래 목적입니다. 

따라서 감광제에 새겨진

회로 패턴을 따라 산화막을 깎는데 

이를 식각(에칭) 공정이라고 합니다.

이후 스트립 공정으로

불필요한 감광제을 제거해주고

이온을 주입해 반도체 특성을 갖게 합니다.

(식각(에칭) 과정 ⓒ삼성반도체이야기)

이와 같은 공정을 여러 차례 반복해야

비로소 하나의 반도체가 완성됩니다. 

그렇다면 반도체 제조 공정에서

가장 핵심이 되는 공정은 무엇일까요?

앞서 말한 것처럼

반도체 만드는 공정을

판화 공정과 같다고 생각해봅시다. 

판화의 핵심은 밑그림을 잘 그리는 것이고

밑그림대로 정밀하게 잘 깎는 것입니다. 

반도체 제조도 마찬가지입니다. 

반도체를 그리는 '노광' 공정과

막을 깎는 '식각' 공정이

가장 중요한 공정이라 볼 수 있습니다. 

그만큼 부가가치도 높죠.

(반도체 전공정 프로세스 ⓒ이래학 리더 제공)

일본, 초정밀

노광∙식각 공정 소재 독과점

노광 공정에 사용되는 감광제와

식각 공정에 필요한 식각액, 식각 부품 등은

국내 기업들 역시 생산이 가능합니다. 

특히 상장된 반도체 소재 업체들 대부분은

식각 소재를 생산할 수 있습니다. 

일본이 반도체 소재

수출 제제를 가한다고 밝히자, 

동진쎄미켐, 램테크놀러지, 솔브레인 등

주요 소재업체들 주가가

급등한 이유이기도 합니다. 

(반도체 소재 생산 국내 기업들 ⓒ이래학 리더 제공)

그러나 품질 면에선

일본 업체들과 차이가 큽니다. 

일본의 노광, 식각 소재들을 만드는 기업

(JSR 등)은 국내 업체들과 비교해

기술 우위를 갖고 있습니다. 

반도체 기술의

핵심 트렌드는 ‘미세화’입니다.

앞서 실리콘 웨이퍼에

반도체 회로를 새긴다고 했는데요,

웨이퍼 한 장에서

하나의 반도체 칩이 나오는 것이 아니라, 

마치 와플처럼 한 장의 웨이퍼에서

수많은 네모 모양의 칩을 생산합니다. 

만약 하나의 네모에

'닭'이라는 글자를 쓴다고 합시다. 

촉이 매우 얇은 펜으로 쓴다면

네모를 더 작게 해서 '닭'이라는 글자를

훨씬 많이 새길 수 있습니다.

실제 미세화 공정이란

반도체 회로를 매우 얇게 그려

하나의 웨이퍼에서 더 많은

반도체 칩을 생산하는 개념을 말합니다. 

(반도체 미세화 공정의 이해 ⓒ이래학 리더 제공)

이를 위해선 반도체 회로를 그리는

노광 장비의 성능이 매우 중요합니다. 

극자외선(EUV)을 광원으로 하는

노광장비는 7나노 굵기

(머리카락 굵기의 7/10000)로

반도체 회로를 새길 수 있습니다. 

이런 노광공정에 사용되는 소재는

당연히 순도가 높고

품질이 좋은 제품이어야 합니다. 

7나노급 공정에 쓰이는 식각 공정 소재도

당연히 최고 품질을 써야 합니다. 

이런 1등급 소재는

일본 제품을 쓸 수밖에 없는 현실입니다. 

(아베 신조 일본 총리 ⓒ일본정부)

단기적 영향은 제한적,

장기적으론 꼭 풀어야 할 과제

삼성전자는 비전 2030을 세우고

2030년까지 시스템 반도체 1위가 되기 위해

133조 원이나 되는

거금을 투자한다고 밝혔습니다. 

그리고 파운드리 시장에서

점유율 1위를 차지하기 위해

현재 1위 업체인 TSMC보다 앞서

EUV 라인을 도입했습니다. 

(참조-파운드리, EUV, 팹리스가 뭔지 궁금하다면?)

그리고 적극적인 행보로 퀄컴 등

굴지의 팹리스 업체로부터

수주를 따내고 있습니다. 

이 같은 상황에서

일본산 노광, 식각 소재 공급에

차질이 생긴다면 EUV라인은

정상적으로 돌아가기 힘들며, 

삼성전자의 시스템 반도체 시장에 대한

큰 그림 역시 문제가 생길 수밖에 없습니다. 

(삼성전자, 2030년까지 시스템 반도체에 133조 원 투자 ⓒ삼성뉴스룸)

물론 현재 삼성전자의 주력 매출원인

낸드플래시나 D램은

크게 문제될 것이 없습니다. 

해당 라인은

아직 20~30나노 공정을 사용하기 때문에

EUV라인처럼 공정 소재가

고순도일 필요는 없습니다. 

삼성전자의 메모리 라인은

국내 업체 등을 통해서 어느 정도

물량을 커버할 수 있는 수준입니다. 

이번 일본의 반도체 소재 수출 규제는

단기적으로 삼성전자 실적에

영향을 미치는 수준은 아니라는 의미입니다. 

그러나 시스템 반도체 1위라는

큰 그림을 위해서는 이번 제제가

꼭 풀어야 할 과제임이 분명합니다.

그렇기에 이재용 부회장이

직접 나선 것인데요,

이번 사태는 한일관계의 악화라는

정치적 사안과 맞물린 것인 만큼

정부의 적극적인 해결 의지도 중요합니다. 

단기적으론 정부가 나서

해당 소재의 공급을 원활하게 만들어야 하며,

중장기적으론 경쟁력 있는

국내 소재 업체를 육성해

소재 공급원을 다변화해야 할 것입니다.