[고영화의 중국반도체] <8> 반도체소재, 포토레지스트 국산화 난제 <上>에서 이어짐

상하이신양(上海新阳, SinYang, 300236.SZ)은 중국 제일의 반도체 습식전자화학 소재기업으로서, 1999년 설립 이래, 전자전기도금 및 전자세정 등 2개 분야에 집중했다. 국내발명특허 102건, 국제발명특허 8건을 확보하는 등 관련 기술이 이미 세계수준에 이르렀으며, 140여종의 전자전기도금 및 전자세정 기능성 화학소재를 생산하고 있다.

또한 최근 포토레지스트(i-line, KrF, ArF) 분야 신규 진입했다. 올해 상반기 매출은 5.50억위안(전년대비 +25.6% 증가)이고, 반도체 산업 비중이 57.6%이다.

장화마이크로 (江化微, Jinghua Micro, 603078.SH, 장인)는 2001년 설립 이후, LCD 패널, 반도체, LED, 태양광 제조공정에서 활용되는 특수 습식전자화학 소재인 초순도 시약, 포토레지스트 보조 시약 등을 전문적으로 생산한다.

장인(江阴) 본부는 년 9만톤 생산규모이고, 쩐장(镇江) 공장은 년22.8만톤, 쓰촨(四川)공장은 년6만톤 생산규모이다. '2016년 중국반도체소재10대기업'에 선정되기도 했다. 올해 상반기 매출은 4.70억위안(전년대비 +40.2% 증가)이며, 초순도 시약 비중이 67.8%, 포토레지스트 보조시약 비중이 32.2% 이다.

페이카이재료(飞凯材料, PhiChem, 300398.SZ, 상하이)는 2002년 설립부터 광통신 분야 자외선 경화소재를 개발/생산했고, 이후 반도체, LCD, 의약품 중간재 등으로 사업을 확장해왔다. 안칭(安庆)시, 난징시, 후이저우(惠州)시 등 3개 공장을 보유하고 있다.

반도체 화학소재로는 현상액, 에칭액, 박리액, 도금액 등을 생산하고, i-line 포토레지스터 제품도 양산한다. 올해 상반기 매출은 16.5억위안(전년대비 +36.7% 증가)이며, 반도체 소재비중은 17.8%이다.

징루이전자재료(晶瑞电材, Jingrui, 300655.SZ, 쑤저우)는 포토레지스트로부터 출발했지만, 초순도시약(산계, 알칼리계, 케톤계, 지질계, 탄화수소계, 할로겐계) 및 기능성 소재(현상액, 박리액, 각식액, 시너, 세정액 등)을 생산하는 습식화학 제품을 생산한다. 올해 상반기 매출 9.43억위안 중에 초순도 화학제품 비중이 22.9%나 된다. 

◆ 연마광택, 미국의 독주 속 안지과기(Anji) 중국시장 22% 달성

반도체 연마광택(CMP) 공정은 웨이퍼 가공 후 울퉁불퉁한 웨이퍼 표면을 평탄화 하는 공정으로, 미세한 반도체 생산으로 가면 더 수요가 커진다. 예를들어 14nm 로직 반도체 제조 시 20번의 CMP과정이 필요하지만, 7nm 반도체 제조 시에는 30번이 필요하며, 2D NAND가 3D 기술로 발전하면 CMP공정 회수가 2배로 늘어나게 된다. CMP소재 중 연마액은 49% 비중을 차지하고, 연마패드 비중은 33%이다.

세계 연마액 시장 미국 캐보트(Cabot) 64%, 일본 히타치(Hitachi) 13%, 후지미(Fujimi) 10%, 미국 버슘(Versum) 9% 등 4대 기업이 65%의 시장을 과점하고 있고, 중국 기업으로는 유일하게 안지과기(Anji)가 4.5% 시장을 차지하고 있다. 반면 세계 연마패드 시장은 미국 다우(Dow) 1개사가 79%를 독점하고, 뒤를 이어 캐보트 5%, 토마스웨스트(Thomas West) 4% 등이 일부 시장을 점유하고 있다.

중국 연마액 시장은 미국 캐보트(Cabot)가 64%를 차지하고, 중국 안지과기(Anji)가 22%를 차지하고 있으며, 연마패드는 미국 다우(Dow)가 약 90%를 독점하고, 중국 기업은 딩롱구펀(Dinglong)이 이름을 내미는 정도이다.

안지과기(安集科技, Anji, 688019.SH, 상하이)는 중국 최대의 연마액 기업으로서, 2006년 설립된 이래, 반도체 연마액과 및 포토레지스트 제거액을 개발/생산한다. 28-14nm공정용 연마액은 양산 중이며, 10-7nm 공정제품은 개발완료 단계이다. 올해 상반기 매출은 5.03억위안(전년대비 +77.9%)이고, 연마액 비중은 87.4% 이다.

딩롱구펀(鼎龙股份, Dinglong, 300054.SZ, 우한)은 2000년 설립이래 프린터 소모품(컬러 파우더, 카트리지 등)과 반도체 CMP(연마패트, 연마액, 세정액 등) 소재를 개발/생산한다. 특히 28nm 이상 공정용 연마패드는 양산 중이고, 14nm 이하 공정용 제품은 고객테스트 중이며, 년 30만장을 생산할 수 있다. 올해 상반기 매출은 13.1억위안(전년대비 +19.7% 증가)이고, CMP 비중은 19.3%이다.

이외에도, 완화화학(万华化学, Wanhua, 600309.SH)은 연마액과 연마패드를 양산을 공장을 건설 중이고, 닝보잉웨이타이커(宁波赢伟泰科, Inventech), 쑤저우관셩(苏州观胜, IVT), 상하이신첸(上海芯谦, XinQian) 등은 연마패드를 개발/생산 중이다. 

◆ 포토마스크, 일본기업의 독주 속 중국은 걸음마 단계

포토마스크는 반도체 제조 노광공정에서 웨이퍼 위에 그려 넣을 반도체 회로패턴의 원반이다. 석영, 소다, 릴리프 플레이트, 필름 등으로 만들 수 있지만, 석영마스크가 세계시장의 95% 이상을 차지한다.

2019년 세계 반도체 포토마스크 시장규모는 대만(37.9%), 한국(20.9%), 북미(19.3%) 순이며 중국 본토는 0.6%에 불과하다. 일본 호야(HOYA), SKE, PKL 등이 시장을 독점하고 있다.

중국의 포토마스크 국산화율은 매우 낮은 수준이지만, 칭이광전(Supermask)과 루웨이광전(Newway) 등이 블랭크 포토마스크를 생산하고, 페이리화(Feilihua)와 스잉구펀(Pacific Quartz) 등은 석영 원재료를 공급하는 공급망을 형성하고 있다.

칭이광전(清溢光电, Supermask, 688138.SH, 선전)은 1997년 설립된 중국 최대의 포토마스크 기업이다. 반도체용 제품은 250nm 공정의 6/8인치 웨이퍼 포토마스크는 양산 중에 있으며, 180nm공정용은 고객인증을 진행 중이며, 130-65nm 공정용은 기술을 개발 중이며, 앞으로 28nm 공정용은 개발계획을 수립 단계이다. 올해 상반기 매출은 3.42억위안(전년대비 +50.2% 증가)이고, LCD 비중 75%, 반도체 비중 15%이다.

루웨이광전(路维光电, Newway, 688401.SH, 선전)은 2012년 설립된 LCD 포토마스크 전문기업으로서, 2.5세대(G2.5)부터11세대(G11) 대형 패널까지 FPD 포토마스크 제품 보유했다. 반도체용은 250nm공정용을 양산하고 있으며, 180-150nm 공정 제품은 시제품 단계이다. 올해 상반기 매출은 2.92억위안(전년대비 +43.5% 증가)이며, 반도체 비중은 20%이다.

페이리화 (菲利华, Feilihua, 300395.SZ, 징저우)는 1966년 설립된 국유기업 샤스석영유리공장(沙市石英玻璃厂)이 1999년 민영화 되어 설립되었고, 포토마스크의 원재료인 석영유리 및 석영모래를 생산한다. 2011년 일본 TEL의 반도체 소재 인증을 받았고, 이어 미국 램(LAM) 및 어플라이트머티리얼(AMT) 등의 인증을 받은 기술력을 보유했다. 올해 상반기 매출은 8.55억위안(전년대비 +57.1%)이다.

스잉구펀(石英股份, Pacific Quartz, 603688.SH, 장쑤)은 1999년 설립되었고, 석영모래 등 석영원재료를 생산하며, 광원, 태양전지, 반도체 및 광섬유광학 등에 활용된다. 올해 상반기 매출은 6.97억위안(전년대비 +58.0%)이다. 

◆ 중국 반도체 소재 산업 국산화는 선택이 아닌 '필수'

지난 10월말 미국은 중국에 대한 반도체 제재를 더 확대했다. 18nm 이하의 D램, 128단 이상의 낸드프레시(NAND Flash), 14nm 이하의 파운드리와 관련된 기술, 장비 및 인력의 대중 수출을 전면 금지시켰다. 이제 중국은 미국 및 서방에서 첨단 반도체 기술을 가져오기가 훨씬 어렵게 된 것이다.

더욱이 중국의 우방국 중에는 첨단 반도체 기술을 가지고 있는 나라가 하나도 없는 상황이기 때문에, 반도체 공급망을 독자적으로 완성해야 하는 것은 선택이 아닌 필수조건이 되었다. 특히 반도체 장비와 함께 공급망 구축의 핵심인 반도체 소재 국산화를 '인해전술'식으로 추진하는 중국을 지속적으로 모니터링 할 필요가 있다.

또한 일본의 충격적인 '반도체 소재 수출통제'를 받은 경험한 이후, 반도체 소재 공급망의 다변화를 꾀하고 있는 한국은 중국에서 대안을 찾을 수도 있을 것이다.

◆ 중국 반도체 설계, 제조, 후공정, 장비, 소재 등 연재 일단락

오늘까지 8차례에 걸쳐 반도체 설계, 제조/파운드리, 후공정, 장비, 소재 등 중국 반도체 5대 산업 전반을 구조적으로 이해하는 연재를 일단락하게 되었다.

다음 시리즈 부터는 반도체 주요 응용분야인 이미지 센서, AI반도체, 자동차 반도체, 휴대폰 반도체, MCU 반도체, 3세대 반도체 등의 특징을 분석해서 연재할 것이다.

베이징= 최헌규 특파원 chk@newspim.com