ASML·램리서치 가세…반도체 장비 '빅4' 최첨단 패키징에 올인

네덜란드 ASML, 미국 어플라이드머티어리얼즈 등 글로벌 반도체 장비 업체들이 3차원(3D) 패키징 등 최첨단패키징용 장비가 ‘차세대 먹거리’가 될 것으로 보고 신제품 개발에 열을 올리고 있다. 일본, 싱가포르 등 패키징 선진국에 연구개발(R&D) 센터를 설립하는가 하면 패키징 전문 장비 업체도 앞다퉈 인수하고 있다. 인공지능(AI) 반도체 시대를 맞아 후(後)공정의 중요성이 커지면서 최첨단패키징용 장비 시장이 ‘캐시카우’가 될 것으로 판단한 결과다. 세메스, 한미반도체, 한화세미텍, 제우스 등 한국 기업도 고대역폭메모리(HBM)용 본딩(접합) 장비 등 특화 시장을 중심으로 몸집을 불리고 있다.

◇ASML도 패키징용 장비 출시

21일 업계에 따르면 ASML, 어플라이드머티어리얼즈, 도쿄일렉트론(TEL), 램리서치 등 글로벌 반도체 장비 ‘빅4’가 최첨단패키징 시장에 본격적으로 진입하고 있다. 최첨단패키징은 여러 고성능 칩을 연결해 한 칩처럼 작동하게 하는 기술이다. 한 개의 칩에 여러 성능을 넣으면서 작게 만드는 초미세 공정이 한계에 다다르면서 대안으로 떠올랐다.

국제반도체장비재료협회(SEMI)에 따르면 글로벌 패키징·테스트 장비 시장은 2025년 172억달러(약 25조3000억원)에서 2027년 204억달러 규모로 커질 전망이다. 극자외선(EUV) 노광장비 업체 ASML은 지난해 첫 패키징용 노광장비를 내놨다. 칩과 기판 등의 전기적 연결을 위해 배선 구조를 그리는 제품으로 하이브리드 본딩, HBM 패키징 시장을 겨냥한 제품이다. 최근 패키징 공정이 복잡해지고 난도가 올라가면서 고성능 장비의 수요가 커지고 있다. 크리스토프 푸케 ASML 최고경영자(CEO)는 “최첨단패키징은 반도체 제조 사슬에서 갈수록 필수적인 요소가 되고 있다”고 말했다.

◇R&D 거점 연이어 구축

어플라이드머티어리얼즈도 패키징 시장 공략에 적극 나서고 있다. 칩을 쌓기 전 웨이퍼 층을 갈아내는 CMP 장비에서 독보적 경쟁력을 가진 이 회사는 2023년 패널 레벨 패키징(PLP·웨이퍼보다 넓은 직사각형 기판에 칩을 배치해 패키징하는 기술) 전문 업체 탱고시스템즈를 인수한 데 이어 2024년 11월엔 싱가포르에 최첨단패키징 협력센터를 설립했다.

램리서치는 주특기인 식각과 증착 기술을 최첨단패키징에 적용해 성과를 내고 있다. 반도체 원판인 웨이퍼 뒷면에 보호막을 증착, 칩을 쌓을 때 발생할 수 있는 휨 현상을 방지하는 장비를 개발했다. 칩을 쌓을 때 가장자리 잔여물을 제거하는 패키징 특화 식각 장비도 램리서치의 대표 제품이다. 도쿄일렉트론은 칩의 배선을 조정하는 RDL 공정용 장비에 관심을 보이고 있다. 지난해 10월 일본 규슈 공장에 웨이퍼 본더를 포함한 최첨단패키징 장비 개발 거점을 신설하고 470억엔을 투자했다.

◇HBM 본더에 강한 한국

한국 장비 기업은 칩과 칩 사이에 특수 소재를 넣고 열과 압력을 가해 접합하는 본딩용 장비(본더) 시장에서 두각을 나타내고 있다. 한국이 HBM 시장을 주도하면서 HBM 생산에 꼭 필요한 본더 수요가 커지고 있어서다. 삼성전자 계열사인 세메스와 한미반도체, 한화세미텍에 이어 최근 LG전자도 차세대 적층 기술인 ‘하이브리드 본딩’용 장비 개발에 나섰다.

패키징 잔여물을 제거하고 칩 성능을 검사하는 장비 수요가 늘어나면서 이 분야 강자도 나오고 있다. 전공정 세정장비 전문 업체 제우스는 최근 고강도 펄스형 광선을 사용해 웨이퍼를 패키징용 캐리어글라스와 부드럽게 분리하는 ‘포토닉 디본딩’ 장비를 개발해 양산을 준비 중이다. 넥스틴은 지난해 12월 HBM 등 최첨단패키징 공정용 광학 검사장비 ‘아스퍼’를 출시했다.

황정환/강해령/황정수 기자 jung@hankyung.com