미국이 10년이상 개발 못한 반도체기술, 한국이 단번에 개발했다.

미국이 10년이상 개발 못한 반도체기술, 한국이 단번에 개발했다. 차세대 핵심소재, 소형화, 집적도 향상에 원천기술확보. SK그룹의 확실한 국산화추진. 일본 뼈때린 상황.

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•2020. 6. 25.

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미국이 오랜 동안 못한 기술, 한국이 단번에 해버린 원천기술 확보.

SK머티리얼즈, SK하이닉스, 삼성전자 반도체 산업. 소형화, 집적도 향상의 새로운 세대.

초격차 기술 확보. 일본 언론도 일본 정부 비판. 국내 연구진들이 중국 반도체굴기와 일본 수출 규제 등으로 어려움을 겪고 있는 와중에 한국반도체 초격차전략을 이어갈 핵심소재를 개발했습니다.

 

이 소재는 반도체 칩 안의 소자를 더 작게 만들어 칩의 작동속도를 획기적으로 높일 수 있습니다. 나노미터 단위의 반도체 공정에서는 소재가 작아질수록 내부의 전기 간섭이 심해져 정보처리속도를 떨어뜨립니다. 이 때문에 유전율이 낮은 신소재를 개발해 전기 간섭을 최소화하는 것이 반도체 한계 극복의 핵심기술 중 하나입니다.

 

유전율이 낮으면 전기적 간섭이 줄기 때문에 반도체 소자에서 금속 배선의 간격을 줄일 수 있습니다. 이러한 초저유전율 절연체를 울산과학기술원, 삼성전자 종합기술원, 기초과학연구원 등이 국제 공동연구를 통해 개발한 것입니다.

 

연구팀은 기존 절연체보다 유전율이 30%이상 낮은 비정질 질화붕소 소재를 합성해냈습니다. 현재 반도체공정에서 사용되는 절연체는 다공성 유기규산염으로 유전율이 2.5수준이지만, 새로 개발한 비정질 질화붕소의 유전율은 1.78입니다. 2015년 미국 반도체산업협회에서도 반도체소자의 세대가 거듭될수록 더 낮은 절연체 유전율이 요구되고 2028년까지 절연체 유전율을 2.0이하로 낮춰야 하지만, 현재 기술로는 달성하기 어렵다고 평가했었습니다.

 

그런데 한국 공동연구팀이 기술적 난제로 여겨졌던 유전율 1.78의 신소재를 개발한 것입니다. 이번 연구로 반도체 집적도의 상승세를 또 한번 끌어올리고 소자의 소형화를 가속화할 원천기술을 얻게 된 것입니다. 또한 이 소재의 장점이 더 있습니다. 기존에는 유전율을 낮추기위해 소재 안에 미세한 공기구멍을 추가하면서 강도가 약해지는 문제가 있었지만, 비정질 질화붕소는 물질 자체의 유전율이 낮아 공기구멍을 넣지 않아도 되기때문에 높은 기계적 강도를 유지할 수 있습니다.

 

이에 중국 반도체굴기와 일본 수출규제를 극복하고 한국의 반도체 초격차전략을 이어갈 핵심기술을 또 하나 추가한 것으로 평가하고 있습니다. 한편, SK그룹은 한국 반도체 소재 자랍화를 위해 계열사를 통해 주요 소재를 개발하고 생산라인을 구축하고 있습니다. SK머티리얼즈는 금호석유화학의 전자소재사업을 인수하면서 하드마스크(SOC) 개발에 착수했습니다.

 

하드마스크는 반도체 노광공정에 쓰이는 포토마스크 보조재료입니다. 반도체는 실리콘웨이퍼 위에 패턴이 그려진 포토마스크를 얹고, 빛을 조사해 회로를 새깁니다. 그 과정에서 SOC는 패턴 붕괴를 막는 방패역할을 합니다. 공정이 미세화할수록 노광 세기가 강해져 SOC수요는 늘어나고 있습니다. 또 SK머티리얼즈는 불화아르콘(ArF) 포토레지스트 사업도 준비하고 있습니다.

 

2021년 생산시설을 준공하여 2022년부터 연 5만갤런을 양산할 목표입니다. 이외에도 차세대 제품인 극자외선 EUV 포토레지스트도 1~2년 내 생산할 수 있을 것으로 보고 있습니다. SKC는 일본의존도가 높은 하이엔드 블랭크마스크 시제품을 국내 수요기업과 테스트하고 있습니다. 블랭크마스크는 반도체 노광공정에 사용되는 포트마스크 원재료인데 올 하반기부터 본격 양산할 예정입니다.

 

이 밖에도 반도체 웨이퍼 표면을 연마해 평탄화하는 소재인 CMP패드 공장도 지난달 설립했습니다. (Chemical Mechanical Polishing) SK실트론은 로직용 7나노미터 에피텍셜 웨이퍼를 개발해 고객사에 납품하고 있습니다. 기존에 일본 섬코가 장악했던 분야인데 이를 국산화해 대체해 나가고 있는 것입니다. 한편 한국의 이러한 노력의 결과, 일본 언론도 일본의 수출규제가 1년이 되는 시점이 다가오면서 일본의 한국에 대한 수출규제는 되려 일본 기업에 타격을 주었다고 평가했습니다.

 

도쿄신문은 지난 23일, 업계 세계 최대인 삼성전자를 비롯해 한국 반도체 생산에 지장이 생기지 않았고, 한국 기업이 수출 규제 강화에 대응해 부품, 소재를 일본 의존도를 줄이고, 주요 3품목은 물론 다른 소재까지 일본 외 다른 국가로부터 공급받는 사례가 나오면서 역으로 일본 기업에 악영향을 미치고 있다고 분석한 것입니다.

 

또한 수출규제강화를 계기로 한국에서 일본 불매운동의 장기화로 닛산 자동차, 패션브랜드 지유가 한국 철수를 결정하는 사태도 발생했단고 진단했습니다. 이상으로 한국의 반도체 산업의 초격차 전략에 필요한 핵심소재인 초저유전율 절연체를 개발했다는 소식과 SK그룹의 소재 국산화에 대하여 알아보았는데요,

 

한국반도체 제조산업은 이제 세계 탑수준으로서 일본의 수출규제가 어려움을 줄 순 있지만, 더 이상 미래로 나아가는데 장애가 될 순 없습니다. 한국반도체산업이 시스템반도체에서도 세계 탑이 되길 응원합니다. 시청해주셔서 감사합니다. 트렌드연구소였습니다.