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웨이퍼 크기의 진화
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[해설]반도체웨이퍼 '450㎜ 시대' 보인다
2008~2009년 300㎜ 전환 완료…450㎜ 기술개발 확대
2008년 05월 06일 오전 11:16
권해주기자 postman@inews24.com

반도체를 찍어내는 원판 모양의 웨이퍼 크기가 현재 300㎜(12인치)에서 450㎜(18인치)로 확대될 전망이다.

반도체 각 부문 선도기업인 인텔, 삼성전자, TSMC 3개사는 오는 2012년 이후 450㎜ 웨이퍼로 전환을 위한 기술 개발에 협력키로 했다고 6일 발표했다. 이번 제휴는 글로벌 기업 3개사가 반도체 재료·장비·제조업계에 '450㎜ 표준안 카드'를 제시했다는 점에서 의미가 있다.

웨이퍼는 실리콘 원석(규소, Si)을 가열해 액체로 만든 후 이곳에 각종 공정을 더해 연필처럼 끝이 뾰족한 둥근 원통 모양의 잉곳을 뽑아내고, 이를 얇게 잘라 만든다.

이러한 원판 모양의 웨이퍼에 수십나노미터 굵기의 미세한 회로를 입히고, 레이저 등을 활용해 집적회로(IC) 칩 단위로 자른 것이 여러 기기에 쓰이는 반도체다.

◆반도체 웨이퍼 200㎜→300㎜→450㎜로 확대

반도체 업계에서 웨이퍼는 과거 50㎜(2인치)~75㎜(3인치)부터 100㎜(4인치), 125㎜(5인치), 150㎜(6인치), 200㎜(8인치)까지 다양한 크기가 존재했다.

지난 1990년대 초반 150㎜와 200㎜의 표준화 다툼에서 200㎜가 승리하면서 업계 전반에 퍼져나갔다. 당시 삼성전자는 200㎜ 웨이퍼 라인을 처음 건설하며 표준화 작업을 주도하기도 했다.

최근엔 300㎜ 웨이퍼가 대세가 된 상태다. 메모리반도체 1위 기업 삼성전자는 현재 D램의 300㎜ 웨이퍼 생산비중이 70%대 중반, 낸드플래시메모리는 60% 수준으로 연말까지 비중을 더 높일 계획이다. 200㎜ 웨이퍼 비중이 높아 문제가 됐던 하이닉스반도체도 2008년 말까지 D램 300㎜ 비중을 90%까지, 낸드플래시는 60% 이상까지 끌어올릴 계획이다.



이에 따라 생산성이 떨어지고, 원가경쟁력도 뒤처지는 200㎜ 웨이퍼는 오는 2009년경 업계에서 거의 퇴출될 전망이다. 지난 2007년부터 메모리반도체 가격이 급락하면서 200㎜ 웨이퍼로 찍어내는 반도체는 제조사에 손해만 끼치고 있는 상황이다. 업계는 200㎜ 웨이퍼 라인을 매각하거나, 테스트용으로 전환하는데 힘을 쏟고 있다.

반도체 업계 선두기업들이 차세대 웨이퍼로 450㎜를 제시하면서, 이 규격이 업계 표준으로 자리잡을 가능성이 높아졌다. 주요 반도체 장비 및 재료기업들이 삼성전자와 인텔, TSMC와 함께 450㎜ 웨이퍼 개발 및 신뢰성 확보 작업에 함께 투입될 것이기 때문이다.

◆450㎜ 웨이퍼 도입 땐 생산량 2배이상 확대

웨이퍼 직경이 450㎜로 확대되면 그만큼 생산할 수 있는 반도체 수는 늘고, 제조원가는 낮아지게 된다. 과거 200㎜와 300㎜ 웨이퍼 라인의 생산량은 2.25배가 차이나는 것으로 나타났다. 450㎜ 웨이퍼는 300㎜ 웨이퍼보다 표면적이 2배 이상 넓어, 생산량 또한 그 이상 확대될 것으로 예상된다.

삼성전자 등 3사는 오는 2012년 450㎜ 웨이퍼 시험생산 라인을 가동한다는 목표와 함께 기술 개발에 나서기로 했다. 이로써 450㎜ 웨이퍼 라인이 본격 생산에 들어가는 것은 그 이후가 될 전망이다.

현재 300㎜ 웨이퍼 라인을 하나 건설하는데 드는 비용은 4조~5조원에 달하고 있다. 450㎜ 웨이퍼 시대가 열리게 되면 생산라인 건설비용은 더 늘어나게 된다. 이에 따라 생산량 극대화와 제조원가 절감 경쟁에서 살아남기 위한 반도체 업계의 제휴, 인수합병(M&A) 및 후발기업들의 퇴출은 더 가속화될 전망이다.

삼성전자 관계자는 "업계 선두기업들의 450㎜ 웨이퍼 라인 도입을 위한 협력으로 차세대 웨이퍼 규격의 표준화가 이뤄질 가능성이 높아졌다"며 "향후 대규모 설비투자비용을 감당하기 위한 업계의 제휴·협력이 더 확대될 것"이라고 전했다.

2" = 50mm          6" = 150mm

3" = 75mm          8" = 200mm

4" = 100mm        12" = 300mm

5" = 125mm        18" = 450mm

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